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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 Vt-V'`Y  
    O&}R  
    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。 >FJK$>[1:p  
    LR'~:46#u  
    Fq`@sM $  
    y<#Hq1  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 \Ym!5,^o  
    vl?fCO  
     单光栅分析 2/Ye<.#  
    −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。 8#9OSupp  
    −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。 E^m)&.+'M  
    o{ccO29H/  
    C4t~k  
     系统内的光栅建模 }=.C~f]A  
    db}lN  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 #a'CoJs   
    −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/brCq  
    aC<fzUD;  
    t}MT<Jj  
    uKB V`I  
    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。 W)Y:2P<.  
    XhN?E-WywQ  
    3. 系统中的光栅对准 E.-2 /'i  
    gKgdu($NJ  
    woN d7`C}7  
     安装光栅堆栈 6Q&i=!fQ  
    −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 4{b/Nv:b  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 :5jor Vu  
     堆栈方向 V#c=O}  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 =/4}!B/  
    xsrdHP1  
    Tz7R:S.  
    .Np!Qp1*  
    mXM U  
     安装光栅堆栈 >feeVk  
    - 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 P(3$XMx  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 r4iT 9 D  
     堆栈方向 %6Y}0>gY  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 Z'm( M[2K  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 6+C]rEY/o  
    5 RYrAzQo  
    B0gs<E  
    N'|9rB2e  
    0 4oMgH>Vd  
     横向位置 $]?M[sL\N7  
    −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。 '[bw7T  
    −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。 fvG4K(  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 n.o_._mu2  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 Ac/LNqIs  
     通过组件定位选项。 ~$7YEs)  
    Cio (Ptt:  
    D@k#'KU  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 s##XC^;p[  
    4 X0ku]  
    ,{Z!T5 |  
     单光栅分析 /EL3Tt  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 c{jTCkzq  
     系统内的光栅建模 4=|oOIhgb  
    - 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。 B;Co`o2  
    - 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。 _G%kEt_4  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 #Q|ACNpYM  
    #O7phjzgD  
    )xTu|V   
    0X%#9s ~  
    5. 光栅级次通道选择 p,\(j  
    gNh4c{Al9  
    F_V/&OV  
     方向 f6#1sO4"  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 ]YB,K)WQ  
     衍射级次选择 ^YEMR C  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 qi8~bQ{rH  
    - 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。 jYW-}2L  
     备注 Gk|T1%  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 MnptC 1N  
    a%wa3N=v  
    SqoO"(1x  
    }/7rA)_  
    6. 光栅的角度响应 Q?dzro4C  
    -V||1@ |  
    hTQ]xN)  
     衍射特性的相关性 tCu9 D  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 M|7{ZE`Y  
    - 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。 r<"k /  
    - 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) 1c$c e+n~  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 IpVtbDW  
    ~JOC8dO  
    f5.Be%  
    j8ac8J,}c  
    示例#1:光栅物体的成像 w5a;ts_x  
    ~Ecx>f4nX  
    1. 摘要 qnw8#!%I  
    ' h|d-p\`9  
    EL9JM}%0v  
    vz)zl2F5sY  
    → 查看完整应用使用案例 ~|`jIqU  
    \~""<*Hz  
    2. 光栅配置与对准 =n M Aw&`  
    prVqV-S6TY  
    \}7xgQ>oV  
    Vc "+|^  
    t},71Ry  
    Qy) -gax:,  
    R78lV -};Q  
    3. 光栅级次通道的选择 N!13QI H  
    2%j"E{J&  
    !]#;'  
    +kOXa^K  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 Aj@t*3  
    .vpx@_;]9  
    1. 光栅配置和对准 {uiL91j.  
    s%)>O{{)  
    Z]^O=kX7k  
    YHo*IX')C?  
    → 查看完整应用使用案例 6$p6dmV|  
    us^J! s7  
    2. 基底处理 4% 2MY\  
    :"Kr-Hm`  
    Br"K{g?  
    Bet?]4\_  
    3. 谐振波导光栅的角响应 wmFS+F4`2  
    /3 d6Og  
    );V.le}%(  
    A)D1 #,0  
    4. 谐振波导光栅的角响应 fb|lWEw5h.  
    s C?-L  
    6"jV>CNc@  
    f15n ~d  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 I>spJ5ls  
    -&r A<j  
    1. 用于超短脉冲的光栅 . AX6xc6  
     76EMS?e  
    g}*F"k4j  
    7.C~ OrGR  
    → 查看完整应用使用案例 @Yh%.#\i%  
    0%]F&|  
    2. 设计和建模流程 LW+^m6O  
    ~.8p8\H  
    T3^(I~03  
    3[iHe+U(  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 Z=>#|pW,)  
    i^&^eg'.5  
     
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