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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 ]K(a32VCH  
    `PUqz&  
    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。 N'2?Zb  
    M}|(:o3Yo  
    ,l>w9?0Z  
    ]KFh 1  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 CF;Gy L1M  
    x@  =p  
     单光栅分析 v<1@"9EH  
    −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。 Z[@ i/. I  
    −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。 5=TgOS]R  
    !4p{ b f  
    &[d'g0pF  
     系统内的光栅建模 Al yJ!f"Y  
    pf8'xdExH)  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 L2VwW  
    −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。 Q,NnB{R  
    \n_7+[=E  
     %j&vV>2  
    \'y]mB~k  
    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。 !RKuEg4hQ  
    }U7IMONU  
    3. 系统中的光栅对准 N]W*ei  
    F8w7N$/V",  
    2O kID WcM  
     安装光栅堆栈 =CQfs6np:N  
    −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 2c Xae  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 gvc@q`_]  
     堆栈方向 P`Zon  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 8#QT[H 4F  
    ':4ny]F  
    *8)?ZZMM  
    ?i<l7   
    oRbWqN`F.  
     安装光栅堆栈 K\-N'M!Z  
    - 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 ]>~.U ~  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 "==c  
     堆栈方向 f,ro1Nke  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 C@-Hm  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 Z.${WZW  
     m}yu4  
    le5@WG/x  
    $j- Fm:ZIA  
    x;[)#>.'  
     横向位置 T.#_v# oM  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 >"/TiQt  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 0s`6d;  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 Apu- 9|oP  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 t3$cX_  
     通过组件定位选项。 S*Ea" vBA  
    OXLB{|hH80  
    0@_8JB ?E  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 N~|f^#L  
    *$7^.eHfdd  
    :awa  
     单光栅分析 TY]0aw2]|7  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 \B')2phE  
     系统内的光栅建模 g(P7CX+y  
    - 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。 *l d)nH{  
    - 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。 /,:cbpHsu  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 pRfKlTU\  
    vT5GUO{5  
    moM'RO,M  
    y1 a%f.F`  
    5. 光栅级次通道选择 rE*yT(:w  
    E `N`  
    4"PA7 e  
     方向 @yGnrfr  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 ,% yC4  
     衍射级次选择 di_N}x*  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 x6>WvF Z  
    - 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。 }*XF- U  
     备注 ~/4j&IG  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 , JH*l:7  
    WA}'[h   
    tln}jpCw  
    ^Ip\`2^u  
    6. 光栅的角度响应 ?o V.SG'  
    `LFT"qnp  
    ]UO zz1   
     衍射特性的相关性 {{A=^rr%C  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 |vi=h2*  
    - 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。 heF'7ezv#  
    - 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) }Bh\N 5G%  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 VIWH~UR)&!  
    CEk [&39"  
    x^3K=l;N  
    ;Qd'G7+  
    示例#1:光栅物体的成像 Q]/g=Nn ^~  
    _u-tRHh|A  
    1. 摘要 v 'L"sgW6I  
    SFWS<H(IN  
    7<jr0)  
    \U]<HEc^  
    → 查看完整应用使用案例 M|{KQ3q:9  
    L%7WHtU*#  
    2. 光栅配置与对准 [Qkj}  
    l7ES*==&@0  
    Uwiy@ T Z  
    %Y`)ZKh  
    1b=\l/2  
    t2ui9:g4j  
    n\JSt}A  
    3. 光栅级次通道的选择 8QFRX'i  
    oz'jt} ?  
    -?T|1FA,  
    MMRO@MdfV  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 "=f,4Zbj  
    ORo +]9)Yv  
    1. 光栅配置和对准 +DT tKj  
    }LBrk0]  
    t I +]x]m+  
    #z}IW(u<  
    → 查看完整应用使用案例 0/+TQD!L  
    {flxZ}  
    2. 基底处理 ;f3))x  
    $I@. <J*  
    "^pF2JI  
    +Y~,1ai 5^  
    3. 谐振波导光栅的角响应 9&c *%mm  
    Re\V<\$J  
    ]=^NTm,  
    )N ^g0 L  
    4. 谐振波导光栅的角响应 4pu>f.  
    <CP't[  
    ~o ;*{ Q  
    l&Fx< W  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 e3&.RrA  
    Yi"jj;!^S  
    1. 用于超短脉冲的光栅 7 ( /  
    bU(fH^  
    nG5:H.)  
    $uNYus^vS  
    → 查看完整应用使用案例 Q5v_^O<!  
    U}`HN*Q.q  
    2. 设计和建模流程 @h\u}Ee  
    mK7egAo  
    _{gRCR)  
    u-Ip*1/wp  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 } SA/,4/9  
    l3/?,xn  
     
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