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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 f_Wkg)g  
    VEFwqB1l  
    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。 \;3B?8wbIl  
    o<C]+Nt,@  
    1qB!RIau  
    $V`KrA~]  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 w^:V."}-$  
    rW=k%# p  
     单光栅分析 k"Z"$V2i  
    −通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 %a)0?U  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 r`&2-]  
     kg/+vJ  
    y(aAp.S>  
     系统内的光栅建模 X/- W8  
    wW6mYgPN%  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 dy2_@/T7  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 O<eWq]  
    FqT,4SIR  
    . Ce&9l  
    4Vb}i[</  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 v&[X&Hu[  
    &;~2sEo,  
    3. 系统中的光栅对准 Q`@$j,v  
    ;Sx'O  
    Tc'{i#%9j  
     安装光栅堆栈 t+W=2w&  
    −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)。 t?du+:  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 hX>VVeIZ  
     堆栈方向 B"?+5A7  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 5v Uz  
    Q+u#?['  
    ?[hy|r6$  
    (T%F!2i([U  
    lJGqR0:r+  
     安装光栅堆栈 ]]h:#A2  
    - 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)。 -$L],q_S^  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 (_i vN  
     堆栈方向 He0N  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 OW63^wA`s  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 NSxPN:  
    Y?&DEKFbD  
    m! '1$G  
    E1{:z"  
    c5wkzY h  
     横向位置 90y9~.v  
    −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。 =jV%O$Fx  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 |;U}'|6  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 n }9Msen  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 {l*&l2  
     通过组件定位选项。 4B3irHs\Q  
    C+L_61  
    w ~L\Ebg  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 C\a:eSgaC  
    9pl_V WrQ  
    Rvu3Qo+  
     单光栅分析 ~f]r>jQM  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 "z#?OV5  
     系统内的光栅建模 QNa}M{5>h  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 \:_.N8"  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 #<tWYE  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 f,`}hFD  
    ot>EnHfV  
    fw:^Lyn9$  
    5|~r{w)9  
    5. 光栅级次通道选择 bE`*Uw4  
    _/sf@R  
    [K)1!KK,L  
     方向 !OZh fMVd  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 nnd-pf-  
     衍射级次选择 x@ s`;qz  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 ~0^,L3M  
    - 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。 <zDw& s2  
     备注 |B{$URu  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 |`(?<m  
    Q~w G(0'8  
    DKVt8/vq  
    ap'kxOf"1  
    6. 光栅的角度响应 VG'(   
    >NOYa3  
    CN$A-sjZ  
     衍射特性的相关性 = C'e1=]  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 I_6` Z 0  
    - 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。 `Z7ITvF>  
    - 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) aWsKJo>j[#  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 da?th  
    Bbt8fJA~  
    _ !^FW%  
    ;\*Od?1  
    示例#1:光栅物体的成像 BWi 7v  
    [A..<[  
    1. 摘要 w[A3;]la  
    kN9sug^  
    {!g.255+  
    9;v"bc Q  
    → 查看完整应用使用案例 h%w\O Z7  
    ma-Y'  
    2. 光栅配置与对准 &9lc\Y4PY  
    Ae_ E;[mj  
    yxP?O@(  
    K7O? {/  
    X.AOp  
    ]qza*ba  
    6 % y)  
    3. 光栅级次通道的选择 "0 PN  
    13&>w{S}  
    5B.??;xtaV  
    ])wMUJWg2  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 y0&HXX#\  
    5 EuJ  
    1. 光栅配置和对准 3F'dT[;  
    &|{,4V0%A  
    OO wA{]gK  
    7n 95>as  
    → 查看完整应用使用案例 y yR8VO{  
    @1ta`7#  
    2. 基底处理 !g&B)0u]*  
    *,[=}v1  
    IK?$!jh  
    t02"v4_i  
    3. 谐振波导光栅的角响应 v|RaB  
    *pC -`k  
    k`~br249  
    e/Oj T  
    4. 谐振波导光栅的角响应 S 2 h  
    'sQO0611S  
    ^oB1 &G  
    x0;}b-f  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 pVa|o&,  
    FuiW\=^  
    1. 用于超短脉冲的光栅 }7 z+  
    g5|\G%dOt  
    %+! 9  
    I2lZ>3X{  
    → 查看完整应用使用案例 P"~T*Qq-R  
    8oH54bFp  
    2. 设计和建模流程 7%}3Ghc%  
    ,L:)ZZgN  
    0S7Isk2W  
    coVT+we  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 t RyGxqiG  
    p33GKg0i+(  
     
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