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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 ?UfZVyHv+  
    MtYP3:  
    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。 dJLJh*=AG  
    lTB!yF.r|  
    6#KI? 6  
    fjWh}w8  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 uWWv`bI>x  
    Wl#^Eu\g1W  
     单光栅分析 Z>,X$ Y6<  
    −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。 *.*:(7`  
    −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。 -Y[-t;  
    4 P;O8KA5y  
    x>J3tp$2  
     系统内的光栅建模 ;yZ N "r  
    o(``7A@7a  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 g \-3c=X  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 p&4n3%(R@  
    Nb#7&_f=  
    `e9uSF:9C  
    bvgD;:Aj  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 .]e6TFsrO  
    w3w*"M  
    3. 系统中的光栅对准 vf yv a  
    A pjqSz"  
    0l6iv[qu5w  
     安装光栅堆栈 if}]8  
    −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 *i{.@RX?  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 zrew:5*uZ  
     堆栈方向 U9 59=e  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 cA%U  
    VjqdKQeVq  
    ]= NYvv>H  
    c_q+_$t  
    IA^)`l7H  
     安装光栅堆栈 .O#lab`:2  
    - 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)。 =Yj[MVn  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 4LjSDgA  
     堆栈方向 G zXP  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 %~5Q^3$O  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 %'T>kz*A  
    y|Y3,s  
    N ]7a=  
    }AiS83B  
    [U(&Ae0V>  
     横向位置 w)eQ'6Vu  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 9`v:$(I  
    −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。 (A'q@-XQ  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 sYA-FO3gh  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 1:!rw,Jzl`  
     通过组件定位选项。 \.1b\\  
    mY 8=qkZE  
    ];d:z[\P  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 N#)VD\m  
    $l;tP  
    7=.VqC^  
     单光栅分析 j& o+KV  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ePpK+E[0Z  
     系统内的光栅建模 'B5J.Xe:  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 _O;~ }N4u  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 O|&TL9:  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 9BD|uU;0  
    *6D%mrK  
    70 UgKE  
    TcLaWf!c5  
    5. 光栅级次通道选择  "$Iw Q  
    ,ok J eZ  
    ZU.)K>'  
     方向 9T,QW k  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 TJ[jZuT:  
     衍射级次选择 Mto~ /  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 >jz%bY  
    - 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。 m=iov 2K>  
     备注 kw^Dp[8X  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 DYKV54\ue  
    Mr NOcx&  
    31sgf5 s  
    ar qLp|  
    6. 光栅的角度响应 lcT+$4zk.  
    ROt0<^<  
    7x7r!rSe,  
     衍射特性的相关性 KvJP(!{  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 Q xF8=p  
    - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 &Y>~^$`J  
    - 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) /-K dCp~  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 "4k=(R?  
    1xdESorX(  
    CAFE} |  
    wz0$g4  
    示例#1:光栅物体的成像 ({_:^$E\  
    Sp~Gv>uMK  
    1. 摘要 Z:Y.":[ Qi  
    zj$_iB`9  
    SeZT4y*=  
    So\|Ye  
    → 查看完整应用使用案例 d[RWkk5  
    &Rl3y\ r  
    2. 光栅配置与对准  `\|3 ~_v  
    ,4>WLJDo  
    k|$"TFXx;  
    8/>wgY  
    gLxT6v5wk.  
    f0mH|tI`  
    kk /+Vx~  
    3. 光栅级次通道的选择 \;B$hT7z*  
    IGK_1@tq  
     ny  
    V:F+HMBk  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 tgvpf /cQ  
    S1az3VJI\  
    1. 光栅配置和对准 ^!o1l-Y^gr  
    csFJ5  
    -l40)^ E}  
    iA%' ;V  
    → 查看完整应用使用案例 FU (}=5n  
    4l%?mvA^m  
    2. 基底处理 tJ h3$K\  
    ;vI*ThzdD  
    Oa.f~|  
    D*XZT{1g  
    3. 谐振波导光栅的角响应 -lP )  
    (ifqwl62  
    ){:q;E]^fB  
    l6 S19Kv  
    4. 谐振波导光栅的角响应 Rg8m4xw  
    ^z*):e  
    u8<&F`7j  
    s0 \f9D  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 \f /!  
    z|G|Y 22  
    1. 用于超短脉冲的光栅 o8};e  
    <=)D=Ax/_[  
    un$ Z7W/  
    2xL!PR-  
    → 查看完整应用使用案例 a+YR5*&[OO  
    Q3NPwM  
    2. 设计和建模流程 3WO#^}t  
    rR,+G%[(=4  
    h V|v6 _  
    b"R, p=M  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 g+>=C   
    gqP -E  
     
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