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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 正序阅读 楼主  发表于: 2023-09-20
    1. 摘要 `$<.pOm  
    '8. r-`l(  
    光栅是当前光学中最常用的衍射光学元件。如今已常用于复杂光学系统,与其他组件协同作用。因此,迫切需要对系统内部的光栅进行分析,从而评估系统的性能。我们将通过实例说明如何在VirtualLab Fusion对系统中的光栅建模。并将对光栅的对准、光栅级次通道设置以及光栅角度响应等问题进行讨论。 `?qF$g9u~  
    4 Y9`IgQ  
    E *6Cw l  
    nH'e?>x~e  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 F>6|3bOR  
    x0D*U?A  
     单光栅分析 VUGmi]qd  
    −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。 _|\~q[ep  
    −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。 \?ZB]*Fu  
    |A9F\A->4  
    wn, KY$/  
     系统内的光栅建模 l^-];|Y  
    D~iz+{Q4  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 9@:2wR |  
    −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。 7~% ?#  
    (ejvF):|  
    rjAn@!|:+  
    vY}g<*  
    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。 (k)v!O-  
    z`}qkbvi  
    3. 系统中的光栅对准 EIAc@$4  
    SrJGTuXg  
    Rz/gtEP  
     安装光栅堆栈 (vnAbR#e  
    −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)。 XS{Qnx_#  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 Tc:)- z[o  
     堆栈方向 ({)+3]x  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 c )g\/  
    v^NIx q}U  
    6ex/TySM  
    9};8?mucr  
    $G+@_'  
     安装光栅堆栈 n\D&!y[]F  
    - 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 n\'4  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 &64h ;P<  
     堆栈方向 T2W eE@o  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 y9GoPC`z  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 s`8= 3]w  
    ! E5HN :#  
     A,<E\  
    itP,\k7>d  
    AKfDXy  
     横向位置 -f^tE,-  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 :\c ^*K(9  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 M"Hf :9Rk  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 n;_sG>N  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 ]Q1yNtN  
     通过组件定位选项。 ;`{H!w[D  
    |aS.a&vwR  
    ?e4YGOe.  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 !>o7a}?  
    pYEMmZ?L  
     9Q.Yl&A  
     单光栅分析 L`TLgH&?R  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 1R%.p7@5QU  
     系统内的光栅建模 ec;o\erPG  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 WE#^a6  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 pah'>dAL  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 +3BN}  
    `/+>a8  
    #:_Kws>+  
    [|$h*YK  
    5. 光栅级次通道选择 ]s'as9s9  
    u&vf+6=9Dd  
    ,[KD,)3y  
     方向 9W5lSX#^;  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 \V63qg[  
     衍射级次选择  K5h  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 FD #8mg  
    - 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。 PFjL1=7I  
     备注 'H>^2C iM  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 rs[T=CQ  
    ? OM!+O  
    %sP*=5?vA  
    9cF[seE"0  
    6. 光栅的角度响应 (ZZ8L-s  
    IEi^kJflU  
    "(O>=F&  
     衍射特性的相关性 /,yd+wcW#  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 Dz/ "M=  
    - 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。 vvMT}-!  
    - 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) {JT&w6Jz  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 (w3YvG.  
    wwZ,;\  
    Yj49t_$b  
    *i%d,w0+  
    示例#1:光栅物体的成像 4+8@`f>s  
    1GcE) e!>  
    1. 摘要 g! |kp?  
    8GUX{K  
    #;yZ  
    6bC3O4Rw  
    → 查看完整应用使用案例 1Pu~X \sO  
    d#FQc18v}k  
    2. 光栅配置与对准 24eLB? H  
    T8$y[W-c  
    73;GW4,  
    u*`GiZAO  
    }Sv:`9=  
    >y 3=|  
    TvbE2Q;/UL  
    3. 光栅级次通道的选择 aW7^d'ZZ\  
    gM:".Ee  
    46h<,na?,  
    wmLs/:~  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 %h!B^{0  
    (!WD1w   
    1. 光栅配置和对准 X \/#@T  
    "chDg(jMZ  
    + ePS14G  
    )SGq[B6@I  
    → 查看完整应用使用案例 t{{QE:/  
    R\[e!g*I  
    2. 基底处理 c^W)07-X5y  
    'H;*W|:-]  
    (GfZ*  
    i XjM.G  
    3. 谐振波导光栅的角响应 k<?b(&`J  
    i/Zd8+.n$  
    d2$IH#~9B  
    #H~64/  
    4. 谐振波导光栅的角响应 FYQS)s  
    WpvhTX  
    M_DwUS 1?  
    +ZP7{%  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 t?FBG4  
    kAUymds;O  
    1. 用于超短脉冲的光栅 ECmW`#Otb)  
    S_H+WfIHV'  
    p!%pP}I  
    Eu3E-K@y  
    → 查看完整应用使用案例 V0mn4sfs  
    a%0EiU  
    2. 设计和建模流程 p]c%f 2E>d  
    iy.\=Cs$N  
    N;%6:I./  
    d<Tc7vg4|U  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 !&E-}}<  
    y@yD5$/  
     
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