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    [技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-09-20
    1. 摘要 4qh?,^Dq  
    (sTpmQx,b  
    光栅是当前光学中最常用的衍射光学元件。如今已常用于复杂光学系统,与其他组件协同作用。因此,迫切需要对系统内部的光栅进行分析,从而评估系统的性能。我们将通过实例说明如何在VirtualLab Fusion对系统中的光栅建模。并将对光栅的对准、光栅级次通道设置以及光栅角度响应等问题进行讨论。 [{,T.;'<j  
    4Zddw0|2  
    82qoGSD.  
    fS:&Ak ];  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 y`5 9A  
    #PW9:_BE  
     单光栅分析 c(m<h+ 2VL  
    −通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 !bx;Ta.  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 Y;Dp3v !  
    G1tY)_-8[  
    y0.'?6k  
     系统内的光栅建模 J26 VnK  
    c?*=|}N  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Z'W =\rl  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 :T$|bc  
    S-b/S5  
    zOIDU  
    $am$ EU?s  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 beGa#JH,  
    EhvX)s  
    3. 系统中的光栅对准 e@ 07  
    b<ZIWfs  
    u8g~  
     安装光栅堆栈 JPUW6e07o  
    −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 ^j7Vt2-  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 ({)+3]x  
     堆栈方向 |O+H[;TB6  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 yNo0ubY  
    rJT a  
    6ex/TySM  
    eA?RK.e  
    o5GcpbZ3k  
     安装光栅堆栈 1{. |+S Z!  
    - 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 EjR9JUu  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 n\D&!y[]F  
     堆栈方向 T!kN)#S  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 'ya{9EdlT  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 lh7#t#  
    E_wCN&`[  
    xml7Uarc  
    %E>Aw>] v  
    hH 3RP{'=  
     横向位置 ]7BvvQ  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。  `25yE/  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 ! E5HN :#  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 Y =I'czg  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 2\{M:\2o  
     通过组件定位选项。 uyWunpT  
    mdDOvm:&  
    _8J.fT$${  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 >\#*P'y`d  
    "m8^zg hL  
    CwzZ8.o$i  
     单光栅分析 &`r-.&Y  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ]:-mbgW  
     系统内的光栅建模 o#Dk& cH  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。  8q!]y6  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 lgy <?LI\  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 u4?L 67x  
    _6hQ %hv8  
    #p&qUw  
    BwpqNQN  
    5. 光栅级次通道选择 .! 3|&V'<  
     4e7-0}0  
    Bm<`n;m  
     方向 \?-<4Bc@  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 JFmC\  
     衍射级次选择 lfgq=8d  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 gZXi]m&  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 8kIksy  
     备注 ? :%@vM  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 *:7rdzn  
    ~,Ix0h+H+M  
    JPHL#sKyz  
    Ge@{_  
    6. 光栅的角度响应 'JE`(xD  
    /36:ms A  
    EME|k{W  
     衍射特性的相关性 ebhXak[w  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 Bk c4TO  
    - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 YkSl^j[DHs  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) t{9GVLZ  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 v{4$D~I  
    T?0eVvM  
    |wMN}bq|T  
    %wy.TN  
    示例#1:光栅物体的成像 Nai2W<,  
    :3Ox~o  
    1. 摘要 $a]`nLUa  
    zC!t;*8a  
    @,+5y\]C  
    H*R"ntI?w  
    → 查看完整应用使用案例 >tr}|>  
    q3!bky\  
    2. 光栅配置与对准 B9z?mt'|r)  
    h[Y1?ln&h  
    vvMT}-!  
    {JT&w6Jz  
    (w3YvG.  
    wwZ,;\  
    b8UO,fY q  
    3. 光栅级次通道的选择 *i%d,w0+  
    4+8@`f>s  
    1GcE) e!>  
    g! |kp?  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 8GUX{K  
    va@Lz&sAE%  
    1. 光栅配置和对准 =; Ff4aF  
    H1 ./x6Hr  
     =:pJ  
    O^ yG?b  
    → 查看完整应用使用案例 Jnov<+  
    q<1 ~ vA9  
    2. 基底处理 NXrlk  
    rEW b"  
    )ez9"# MH'  
    >y 3=|  
    3. 谐振波导光栅的角响应 TvbE2Q;/UL  
    aW7^d'ZZ\  
    gM:".Ee  
    ON(kt3.h  
    4. 谐振波导光栅的角响应 y<Ot)fa$  
    7!E,V:bt'  
    (!WD1w   
    g($2Dk_F2  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 "chDg(jMZ  
    {P_.~0pc*  
    1. 用于超短脉冲的光栅 ?e 4/p  
    ?Uo BV$  
    b \2 ds,  
    .Q 2V}D85  
    → 查看完整应用使用案例 'H;*W|:-]  
    ? =Kduef  
    2. 设计和建模流程 =Xr.'(U  
    9%9#_?RW  
    <LiPEo.R  
    RA L~!"W  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 dy[X3jQB  
    P*j|.63  
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