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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 2{gwY85:  
    :SdIU36  
    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!6U2*#  
    Ks51:M  
    *NF&Y  
    %0 qc@4  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 - BjEL;  
    /O_0=MLp  
     单光栅分析 kp.|gzA6  
    −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。 F*. /D~K  
    −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。 flPZlL  
    5@iy3olP  
    9M nem*  
     系统内的光栅建模 +Bn?-{h=  
    ^X$ I=ro  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Qw}xGlF,  
    −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。 W*3o|x   
    (\tq<h0  
    |<'10  
    &'NQ)Dn  
    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。 <G&WYk%u*  
    X CV0.u |  
    3. 系统中的光栅对准 L#[HnsLp_  
    65uZ LsQ  
    01-p `H+  
     安装光栅堆栈 )'w]YIv9  
    −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)。 @H3|u`6V  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 2,+@# q  
     堆栈方向 .5Q5\qc=  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 7/ 4~>D&-b  
    %odw+PhO  
    l#mtND3  
    vW9^hbdx  
    $`ON!,oa  
     安装光栅堆栈 RLv&,$$0  
    - 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)。 uAChu]  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。  h=:*7>}  
     堆栈方向 Qb@BV&^y&  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 l DgzM3  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 ;.L!%$0i#  
    NT'Ie]|  
    bx1G CD  
    >h|UCJ1 `  
    UnJi& ~O  
     横向位置 u|(aS^H=q  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 >>/nuWdpO  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 n (9F:N  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 H 3W_}f  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 6ch@Be5*  
     通过组件定位选项。 W=q?tD~V  
    #d3[uF]OmW  
    Ty)gPh6O  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 gGF$M `  
    *sIi$1vHu  
    v\J!yz  
     单光栅分析 7$;c6_se  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ;]|m((15G  
     系统内的光栅建模 u!sSgx =  
    - 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。 /M5=tW#e  
    - 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。 rjfc.l#v  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 lv*Wnn@k  
    T]5U_AI@  
    ,q{lYX83S  
    tW'qO:y+  
    5. 光栅级次通道选择 V*0Y_T{_  
    e&r+w!  
    =iA"; x  
     方向 <!$j9)~x  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 z1z =P%WK  
     衍射级次选择 c`Lpqs`  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 4yJ01s  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 E;ndw/GZjR  
     备注 A0'tCq]?0  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 EuhF$L1  
    Nj! R9N  
    5|{  t+u  
    / n C$?w  
    6. 光栅的角度响应 oY| (M_;  
    1"87EP   
    P#M<CG9  
     衍射特性的相关性 gME:\ud$  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 c~Q`{2%+  
    - 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。 ;tZ}i4Ud  
    - 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) )AZ`R8-A  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 oZ|{J  
     uhPIV\  
    *}50q9)/  
    NpjsZcA  
    示例#1:光栅物体的成像 / r`Y'rm  
    &k {t0>  
    1. 摘要 nJnO/~|  
    -M(58/y  
    pJ<)intcbE  
    >QbI)if`1  
    → 查看完整应用使用案例 M $E8:  
    * S+7BdP  
    2. 光栅配置与对准 lW@:q04Z$  
    &QHA_+88W  
    3M5=@Fwkr  
    y2d_b/  
    #oS  
    NWq [22X |  
    B%?|br  
    3. 光栅级次通道的选择 'JXN*YO  
    crF9,p  
    -bG#h)yj  
    0o\=0bH&s  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 Ii2g+SlQDa  
    m/"=5*pA  
    1. 光栅配置和对准 [~&:`I1  
    pu m9x)y1  
    7Ohu$5\  
    *~MiL9m+?  
    → 查看完整应用使用案例 A/W7 ;D  
    2v; 7ohK  
    2. 基底处理 TPmZ/c^  
    LxYM "_1A;  
    % /wP2O<  
    _s#/f5<:B  
    3. 谐振波导光栅的角响应 B3k],k  
    |'>E};D  
    jL[Is2<@  
    4N^Qd3[d  
    4. 谐振波导光栅的角响应 JCMEhI6d*  
    /A`zy  
    DqC}f#  
    Yi! >8  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 `cTsS  
    @XSu?+s)  
    1. 用于超短脉冲的光栅 I]j/ ab7>  
    5 <>agK]  
    $9u  
    PX>\j&  
    → 查看完整应用使用案例 DcvmeGl  
    T"0)%k8lJ  
    2. 设计和建模流程 '%r@D&*vp  
    1Z{p[\k  
    1*Fvx-U'  
    8=_| qy}l/  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 jgfP|oD  
    UHDI9>G~,  
     
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