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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 **P P  
    PE{<' K\g  
    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。 g_4%M0&AX  
    K^x{rn.Zf  
    5kqI  
    H[w';u[%  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 @ 2hGkJ-  
    QXj#Brp  
     单光栅分析 (bm> )U=  
    −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。 a@g <cl7a,  
    −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。  XY)X-K$  
    xkf2;  
    x`?>j$  
     系统内的光栅建模 +PPQ"#1pS  
    <=CABWO.  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 '(iPI  
    −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。 54{E&QvL8o  
    [vI ;A !  
    y ;mk]  
    RAa1^Qb  
    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。 +M.BMS2A<l  
    L%[>z'Zp  
    3. 系统中的光栅对准 RH,x);J|  
    ~ !ei]UP  
    1.%|Er 4  
     安装光栅堆栈 H8g 6ZCU~  
    −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)。 ebEI%8p g  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 R|@~<*  
     堆栈方向 = 1veO0  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Ot.v%D`e 5  
    UDZ0ne0-  
    _an 0G?7  
    8(ZQM01;  
    RKrNmD*rk*  
     安装光栅堆栈 I>rTqOK  
    - 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)。 _zbIS&4  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 %1 RWF6  
     堆栈方向 1z|bQ,5  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 +DQUL|\  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 B0 A`@9  
    9PV]bt,  
    N, u]2,E  
    O\uIIuy  
    l4mRNYv)z  
     横向位置 E el*P M  
    −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。 +*W lj8  
    −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。 IAbQgBvUD  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 VZ IY=Q>g  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 F6J]T6 Y  
     通过组件定位选项。 +<$nZ=,hsy  
    )AEtW[~D  
    RFsUb:%V7-  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 rYV]<[?~7  
    yQ^,>eh  
    Qm7];,  
     单光栅分析 #|+4`Gf^  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 o%-KO? YW  
     系统内的光栅建模 |d~'X%b%  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 3S#p4{3   
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 dYOY8r/  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 gP|-A`y  
    s% rmfIp"  
    L1+s0g>  
    tz?3R#rM  
    5. 光栅级次通道选择 n>,GmCo  
    oR8'^G0<  
    THy?Y  
     方向 ]7TOA$Q  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 >Mh\jt\  
     衍射级次选择 `e;r$Vpd_  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 t%e<]2-8  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 %H{;wVjK  
     备注 du'`&{_/  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 'y>Y*/  
    s5G`?/  
    y5*zyd  
    n(V{ [  
    6. 光栅的角度响应 `#<UsU,~Lu  
    /Q)I5sL@E  
    "uL~D5!f  
     衍射特性的相关性 %MGt3)  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 B R  
    - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 UpD4'!<buV  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) S8kzAT  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 <-' !I&  
    {A< 961  
    o(DG 3qk  
    ,) dlL tUm  
    示例#1:光栅物体的成像 :_xfi9L~W0  
    x%k@&d;z  
    1. 摘要 NNr6~m)3v  
    pl[@U<8aw  
    D/"velV  
    | @ ut/  
    → 查看完整应用使用案例 rZ n@i  
    )HI\T];  
    2. 光栅配置与对准 nql9SQ'\\  
    .Mb0++% W  
    S:i# |T."  
    4sO Rp^t'Q  
    32HF&P+0%  
    M:oM(K+  
    ~Gh7i>n*  
    3. 光栅级次通道的选择 e T;@pc  
    ^>ir&$  
    2 z#S| $  
    }wp/,\_ >  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 ;a>u7rw  
    m44a HBwId  
    1. 光栅配置和对准 Fx.Ly]L  
    R@pY+d9qp  
    }@t" B9D  
     7 FY2a  
    → 查看完整应用使用案例 %GY'pQz  
    ))Z>$\<:  
    2. 基底处理 G{4s~Pco[Q  
    =9 )k:S(  
    y9d"sqyh  
    E X'PRNB,  
    3. 谐振波导光栅的角响应 BK=w'1U  
    .1;UEb|T  
    qF `6l(  
    <>{m+=gA  
    4. 谐振波导光栅的角响应 1d FuoX  
    _ h#I}uJ~  
    Q0K$ZWM`7  
    IKP GqoM  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 \ B84  
    YK6'/2!  
    1. 用于超短脉冲的光栅 yj_> G  
    UQ0<sI=  
    >O24#!9XW  
    ]7K2S{/o{  
    → 查看完整应用使用案例 9-{=m+|b  
    <nqv)g"u0  
    2. 设计和建模流程 Kf BT'6t  
    (oX!D(OI  
    4L8hn4F  
    egG<"e*W}N  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 T#3@r0M  
    4RtAwB  
     
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