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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 JYjc^m  
    sR PQr ?  
    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。 rA<J^dX=C  
    oU3gy[wF;b  
    u]B b^[  
    vr47PM2al  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 P/~dY  
    ~qb?#IY]`  
     单光栅分析 Jt8M;Yk  
    −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。 oKSW:A  
    −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。 yT3K 2A  
    `$ bQ8$+Ci  
    )I<VH +6  
     系统内的光栅建模 .Z QXY%g  
    Zq1> M'V;  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Rbm+V{EF&  
    −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。 /Y\q&}  
    G@ybx[_[@  
    z}5'TV=^  
    ;ACeY  
    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。 xop\W4s_  
    _jkJw2+s\  
    3. 系统中的光栅对准 .*FlB>1jy  
    cP/(h  
    ,V4pFQzL  
     安装光栅堆栈 $3#oA.~R/  
    −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 Jl"DMUy[kW  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 e!i.u'z  
     堆栈方向 NFIFCy!  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 \hzx?  
    Pd  6  
    #2.C$  
    r Z5eXew6  
    ?K}KSJ6_  
     安装光栅堆栈 P#A|Pn<p  
    - 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)。 Dhg/>@tw  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 )[sSCt]  
     堆栈方向 Pt;\]?LVrD  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 +xmZK<{<  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 4f0dc\$  
    f'Xz4;  
    DUm/0q&  
    XnvaT(k7Y  
    nDchLVw  
     横向位置 ~>$(5 s2  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 v#sx9$K T  
    −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。  93 `  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 ?~VevD  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 VKrKA71Z~  
     通过组件定位选项。 VxAR,a1+n  
    {24Pv#ZG#^  
    3^ &pb  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 s{j3F  
    :\1&5Pm]  
    gwF@'Uu  
     单光栅分析 /%N~$ &wW  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 [c6_6q As  
     系统内的光栅建模 7 ~ Bo*UM  
    - 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。 L' h'm{i  
    - 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。  6Ue6b$xE  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 C[$<7Mi|;  
    8c$IsvJg  
     *JOv  
    g(;ejKSR  
    5. 光栅级次通道选择 Z=sAR(n}~  
    mKq9mA"(E  
    <~8W>Y\m  
     方向 K<_H`k*x  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 L,X6L @Q  
     衍射级次选择 -XY]WWlq  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 ,9M \`6  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 pK1(AV'L  
     备注 o_$r*Z|HG  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 +Q_Gm3^  
    @fYA{-ZC  
    ~d5{Q?T)  
    eZJOI1wNp  
    6. 光栅的角度响应 @o^sp|k !  
    If#7SF)n'  
    XJ NKM~  
     衍射特性的相关性 {5z?5i ?D  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 q{JD]A:  
    - 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。 \1B*iW  
    - 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) da^9Fb  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 F;NZJEy  
    YvHn~gNPhs  
    SO&;]YO  
    bo"I:)n;  
    示例#1:光栅物体的成像 BR%:`uiQ<  
    6$5M^3$-  
    1. 摘要 `4p9K  
    Zj<T#4?8  
    Gsh2  
    Mo<p+*8u:  
    → 查看完整应用使用案例 4'8.f5  
    nb!m>0*/  
    2. 光栅配置与对准 e O}mZN  
    Fu><lN7  
    tr}$82Po  
    *ZEs5`x  
    5m3sjcp_  
    6a!X`%N=  
    TPzoU" qh  
    3. 光栅级次通道的选择 Te/)[I'Tn  
    %qv7;E2C  
    0nd<6S+fs  
    - |'wDf?H  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 vNt2s)J$  
    [)=FZF6kG  
    1. 光栅配置和对准 E0PBdiD6hs  
    _[7uLWyC9  
    &pAT  
    *\>2DUu\`  
    → 查看完整应用使用案例 x/<. ?[A  
    s_8! x  
    2. 基底处理 \#}%E h b  
    wDG4rN9x  
    sOW|TN>y\  
    ] ge-b\  
    3. 谐振波导光栅的角响应 kgu+ q\?  
    b +_E)4  
    /P%:u0fX,  
    VQ; =-95P  
    4. 谐振波导光栅的角响应 >4E,_`3N  
    V]2z5u_q  
    Sm,$~~iq}  
    ]=3O,\  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 zkOgL9 (_8  
    }ie]7N6;  
    1. 用于超短脉冲的光栅 .,,73"  
    U8mu<)  
     ]gW J,  
    1d"P) 3dQ  
    → 查看完整应用使用案例 Id0F2  [  
    GS H{1VS_b  
    2. 设计和建模流程 |<0@RCgM  
    Fqv5WoYVf  
    /~[R u  
    ;~J~g#  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 wGH@I_cy>  
    ZJ(!jc$"*%  
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