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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 q{?ku!cL  
    @1w9!\7Vt  
    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。 {{WA=\N8C  
    o`8dqP  
    K5fL{2V?  
    3k J8Wn  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 B4 cm_YGE  
    'F- wC!  
     单光栅分析 K38A;=t9  
    −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。 2$MIA?A"Y  
    −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}LB%zf  
    v;q<h  
    #=G[ ~m\  
     系统内的光栅建模 AI|8E8h+D  
    LXIQpD,M  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 %ifq4'?Z   
    −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。 fgmIx  
    pt rQ~m-  
    Nl3@i`;  
    {q[l4_  
    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。 *[-% .=[7  
    %YI Xk1  
    3. 系统中的光栅对准 yH'vhtop  
    a19yw]hF5  
    b0A*zQA_)  
     安装光栅堆栈 *<PQp   
    −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)。 Jv|uI1V  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。  i,{'}B  
     堆栈方向 :+9KNyA  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 aP%2CP~_P  
    fI5]ed eS  
    vakAl;  
    ]pZxbs&Vb  
    :3z`+5Y*  
     安装光栅堆栈 1kG{z;9  
    - 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)。 0'giAA  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 cH&-/|N  
     堆栈方向 G\y:O9(  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 pohA??t2:  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 SIBNU3;DL  
    8b0!eB#_Ee  
    CLb~6LD  
    C6=P(%y  
    y|BRAk&n  
     横向位置 Rn (vG-xQ  
    −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。 A/XY' 3  
    −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。 d+1q[,-  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 y5d=r]_S:  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 tFY;q##z  
     通过组件定位选项。 }/ p>DMN  
    T ~9)0A"]  
    v&hQ;v  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 _B@=fY(g!  
    QEe\1>1"&  
    /B $9B  
     单光栅分析 -R^OYgF  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 #}/YnVk  
     系统内的光栅建模 Xndgs}zz  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 4,8=0[eRG  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 r[ UZHX5+S  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 (vq0Gl  
    qUH02" z@9  
    8X6F6RK6,1  
    _vQtV]  
    5. 光栅级次通道选择  p)5j~Nl  
    MZyzc{c,  
    wA+QUN3#n  
     方向 Hm>M}MF3  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 or?@Ti;  
     衍射级次选择 f^P:eBgpx  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 h L 1q9%  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 Q>jx`68'KI  
     备注 e)pQh& uD  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 w4m -DR5  
    =J2\"6BnzA  
    -^C't_Q o  
    K%Dksx7ow  
    6. 光栅的角度响应 wT;3>%Mtr  
    O5:?nD  
    s*"Yi~  
     衍射特性的相关性 3#{{+5G  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 WE_jT1^/  
    - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 V'kCd4  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) huMNt6P[  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 BoJYP  
    ~FnB!Mh}?  
    ]g#ur@Y%  
    9ANC,+0p  
    示例#1:光栅物体的成像 ;.Lf9XJ   
    mlIX>ss|7B  
    1. 摘要 .T*K4m{b0  
    mN5`Fct*A>  
    Who7{|M\'  
    Gi7jgv{{  
    → 查看完整应用使用案例 ]}4{|& e  
     U>0' K3_  
    2. 光栅配置与对准 1ga-8&!  
    v35wlt^}  
    yZ {H  
    ~i`@  
    I)wjTTM5  
    aBo8?VV]8  
    ?\_N*NEtK  
    3. 光栅级次通道的选择 OYcf+p"<\  
    3Uzb]D~u  
    ya!RiHj  
    h8IjTd]z{$  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 d>ltL`xn  
    [;bZQ6JR  
    1. 光栅配置和对准 1J}i :i&  
    (C< ~:Y?%  
    ye-o'%{  
    PQl a-  
    → 查看完整应用使用案例 P3w]PG@  
    A=Au>"nAA  
    2. 基底处理 Gp=X1 F  
    HOWm""IkB  
    ;aZ$qgN*Y  
    s%tPGjMq  
    3. 谐振波导光栅的角响应 U) tqo_  
    }*WNrS">S  
    adHZX  
    {`Ekv/XWa  
    4. 谐振波导光栅的角响应 QPe+K61U  
    >Ab>"!/'K  
    dXAKk[uf  
    "CYh"4]@rD  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 v 4@=>L  
    EN lqoj1  
    1. 用于超短脉冲的光栅 ]LFY2w<  
    U.7;:W}c  
    n@pm5f  
    .&:GO D  
    → 查看完整应用使用案例 bM]\mo>z<  
     &Gp~)%  
    2. 设计和建模流程 iI_ad7,u  
    \3P.GS{l  
    )9~1XiS,  
    "=l<%em  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 \;0J6LBc  
    =^. f)  
     
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