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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 cY kb3(  
    a'dlA da  
    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。 ]t`SCsoo  
    .5}Gt>4XM  
    fmc\Li  
    N2duhI6  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Vp|?R65S*  
     [)~1Lu  
     单光栅分析 K5 BL4N  
    −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。 Q9xb7)G  
    −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。 "d0=uHd5\  
    C])s'XTs  
    ^+CHp(X  
     系统内的光栅建模 QKlsBq  
    [0]A-#J  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 `&OX|mL^w  
    −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。 >$E;."a  
    [w|Klq5  
    +jF2 {"  
    X:;x5'|  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 HK~SD:d  
    bE'{zU}o  
    3. 系统中的光栅对准 )`R}@(r.  
    =W:=}ODD  
    )Se$N6u-  
     安装光栅堆栈 18QqZ,t  
    −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)。 2b^Fz0 w4  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 :/$WeAg  
     堆栈方向 m6n%?8t  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ~"SQwE|  
    )E>yoUhN  
    QDJ "X  
    2bG3&G  
    yV\%K6d|3&  
     安装光栅堆栈 tO:JB&vO2  
    - 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)。 :W1?t*z:[  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 NLG\*mQ  
     堆栈方向 }YFM4 0H  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 *K;) ~@n  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 s_VcC_A  
    AguE)I&m  
    Bps%>P~.  
    PE4 L7  
    L-D4>+  
     横向位置 _avf%OS  
    −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。 >L2_k'uE+;  
    −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-+jb<C&  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 &s vg<UZ  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 DR}I+<*%aD  
     通过组件定位选项。 aXJ/"k #Tl  
    n-" (~  
    Xi[]8o  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 E(|A"=\  
    fPUr O  
    $">j~!'  
     单光栅分析 A`f"<W-m  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 .G!xcQ`?  
     系统内的光栅建模 \j62"  
    - 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。 2WFZ6  
    - 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。 'A7!@hVy  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 NF6xKwRU]_  
    lsOv#X-b E  
    s!/lQo5/  
    Nyy&'\`!  
    5. 光栅级次通道选择 _Ik?WA_;  
    tSJ#  
    #[{{&sN  
     方向 QTi@yT:  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 pS ](Emn`.  
     衍射级次选择 =IsmPQKi  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 y2#>a8SRS  
    - 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。 ?`Yu~a{  
     备注 w_Slg&S  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 z0<E3t  
    O?Bf (y  
    ^rVHaI  
    B&6NjLV  
    6. 光栅的角度响应 @9HRGxJ=}  
    zY_J7,0g  
    AF{uFna  
     衍射特性的相关性 )4=86>XJT  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 d/Q#Z  
    - 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。 CsA(oX  
    - 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) )tI^2p{  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 vYm:V:7Y2  
    /GO-  
    >^jBE''  
    1Z< ^8L<  
    示例#1:光栅物体的成像 HfVHjF)  
    1Q(KZI  
    1. 摘要 );d07\V  
    agx8 *x  
    mcd{:/^?  
    <!Cjq,Sk7  
    → 查看完整应用使用案例 ? ;CIS$$r  
    V ,p~,rC  
    2. 光栅配置与对准 zX_F+"]THt  
    I2$DlEke  
    1,+<|c)T?  
    ^^"zjl*^  
    BrE#.g Jq  
    b_~XTWP$l  
    LRu,_2"  
    3. 光栅级次通道的选择 > k\pSV[  
    'r]6 GC8Z$  
    F}u'A,Hc  
    Q&]|W Xv  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 z;1dMQ,#  
    a*5KUj6/TL  
    1. 光栅配置和对准 *ai~!TR  
    u @Ze@N%  
    Fa>f'VXx  
    'Eur[~k  
    → 查看完整应用使用案例 ) 1AAL0F\B  
    #!F>cez  
    2. 基底处理 v@%4i~N  
    NF8<9  
    O.B9w+G=  
    66pjWS {X  
    3. 谐振波导光栅的角响应 kku<0<(N  
    D-BT`@~l  
    ^_ch%3}Im  
    [L+*pW+$\.  
    4. 谐振波导光栅的角响应 AE7 7i,Xa  
    ^yPZ$Q  
    [=(8yUV'G  
    P$U" y/  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ;|vP|Xi  
    53:~a  
    1. 用于超短脉冲的光栅 @G2# Z  
    xZ`z+)  
    $$m0mK  
    YYn8!FIe  
    → 查看完整应用使用案例 **h4M2'C  
    Qa_V  
    2. 设计和建模流程 _!o8s%9be  
    5=C?,1F$A  
    vQ*[tp#qU  
    F^gTID  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 w U+r]SK@  
    :+/8n+@#  
     
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