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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 ai^4'{#zi  
    ^*= 85iyo  
    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。 CBKkBuKuk  
    deeU@x`f<  
    *tX{MSYW  
    8; R|  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Lru-u:  
    f8<o8*`7  
     单光栅分析 $ RwB_F  
    −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。 ORWm C!  
    −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。 $hVYTy~}  
    ]:$ O{y  
    Tv]<SI<B[  
     系统内的光栅建模 q *AQq=  
    HXVBb%pP  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 HygY>s+3[  
    −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。 ]G}B 0u3  
    Xvok1NM,  
    -g/hAxb5  
    cj|*_}  
    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。 T\# *S0^  
    ` C+HE$B  
    3. 系统中的光栅对准 R,!Q Zxmg  
    o:dR5v  
    l0Ti Z  
     安装光栅堆栈 x2#qg>`l  
    −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 a>B[5I5  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 tAFti+Qb  
     堆栈方向 5NXt$k5  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 {,j6\Cj4  
    j#6|V]l  
    0i8h I6d  
    6Bm9?eU0  
    X7|.T0{=x  
     安装光栅堆栈 DV]7.Bm  
    - 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)。 + f;CyMEp  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 w[Ep*-yeI  
     堆栈方向 $H'X V"<o  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 hvt@XZT  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 agOk*wH5  
    "x&C5l}n  
    {sv{847V  
    N<_Ko+VF  
    y9;#1:ic  
     横向位置 VzRx%j/i  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 4*UP. r@  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 :Px\qh}K  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 jB^OP1  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 jUjr6b"  
     通过组件定位选项。 4DO/rtkVq  
    8xI`jE"1  
    zyN (4  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 lg:y|@Y''  
    TL)O-  
    L$Z(+6m5  
     单光栅分析 OalP1Gy  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 )3muPMaY  
     系统内的光栅建模 DcV<y-`'1  
    - 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。 c 8QnN:n  
    - 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。 c! H 9yk  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 2 6:evid  
    2Q$\KRE  
    ,i ++fOnQ  
    dTD5(}+J  
    5. 光栅级次通道选择 ~ |,e_ zA  
    ]~a_d)  
    Wc#:f 8dr  
     方向 f@:CyB GQ  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 {B yn{?w  
     衍射级次选择 {.#zHL ;  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 %N~C vN@T  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 jgvh[@uB?  
     备注 {=At#*=A  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 .:;fAJPf  
    fEu9Jk  
    J35l7HH  
    t58m=4  
    6. 光栅的角度响应 4&}\BU*  
    coB6 rW  
    r2G*!qK*1  
     衍射特性的相关性 Xn7 [n  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 .9\Cy4_qSd  
    - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 D$_8rHc\A  
    - 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) q?VVYZXP  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 .{N\<01  
    ?2~U2Ir]:  
    6dT|;koWbm  
    {u]CHN`%Z  
    示例#1:光栅物体的成像 8 G?b.NE^  
    /;UTC)cJ  
    1. 摘要 tmxPO e  
    PbUI!Xqe`  
    |z7dRDU}]  
    VA]ZR+m  
    → 查看完整应用使用案例 rZ866\0  
    *Pb.f  
    2. 光栅配置与对准 >1XL;)IL>  
    )b9I@)C  
    *#ompm  
    mahi7eU P  
    [oHOHp/V  
    A1!:BC  
    `Wwh`]#"~d  
    3. 光栅级次通道的选择 ],V kp  
    OX,F09.C  
    cJq<9(  
    KS>Fl->  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 J:W'cH$cR  
    =w,(M  
    1. 光栅配置和对准 qi[(*bFK7  
    5fxbA2\  
    ?xHtn2(q  
    LsotgQ8   
    → 查看完整应用使用案例 bG1 ofsU  
    rH^/8|}&s  
    2. 基底处理 @S}|Ccfc_  
    &.*T\3UO  
    bfc.rZ  
    (jneEo=vr  
    3. 谐振波导光栅的角响应 G\IocZ3Gz  
    p d%LL?O  
    B$EK_@M  
    A@ { !:_55  
    4. 谐振波导光栅的角响应 0kz7 >v  
    <VgE39 [  
    .hnF]_QQ  
    Kk56/(_S  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 6NKF'zh  
    ~)!VV)  
    1. 用于超短脉冲的光栅 9/Q S0  
    :Q#H(\26r  
    ]LY^9eK)>{  
    )muv;Rf`e5  
    → 查看完整应用使用案例 5lG|A6+w{  
    ;C6O3@Q  
    2. 设计和建模流程 K;kLQ2)  
    kt5YgW  
    FRD<0o/`  
    Dl@{}9  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 hG[4O3jo\  
    dR%q1Y&`  
     
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