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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 PUuxKW}  
    k9~NIvnB`  
    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。 $!G7u<`na  
    l"f.eo0@7  
    =A$5~op%  
    Xg^`fRg =T  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 P5P:_hr  
    \v)Dy)Vhg2  
     单光栅分析 JLT10c3  
    −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。 +j1s*}8  
    −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。 eY-W5TgU  
    (Dlh;Ic r9  
    dPc*!xrq  
     系统内的光栅建模 4`I2tr  
    s+#gH@c  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 P6u9Ngay  
    −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。 fIN F;TK  
    Y4_/G4C  
    yAy~|1}  
    n;@PaE^8=  
    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。 9.{u2a\  
    }3E@]"<cVR  
    3. 系统中的光栅对准 1p[C5j3  
    JF!JY( U,  
    :1^ R$0d  
     安装光栅堆栈 ,|D_? D)U  
    −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 v*Ds:1"H-I  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 n sKl3}uU  
     堆栈方向 x4r8^,K3Zn  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Dt%G v0  
    V7U&8UPb  
    z#ab V1 Xi  
    ^I4'7]n-  
    ;R|i@[(J  
     安装光栅堆栈 Bi;D d?.  
    - 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 Y,w'Op  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 IppzQ0'=y1  
     堆栈方向 9^6E> S{=  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 N: ?UA  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 "(zvI>A  
    ZJ}9g(X..g  
    GqMa|8j  
    M<s16  
    4QC"|<9R  
     横向位置 f4UnLig  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 JL[$B1  
    −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。 I@Pp[AyG  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 KJn@2x6LP  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 Dk8 O*B   
     通过组件定位选项。 Cuu yG8  
    h sG~xRA\  
    K2$ fKju  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 RfH.WXi  
    Y)#x(s?t  
    h DpIwzJ  
     单光栅分析 +`tl<r g;  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 &.XlXihnt  
     系统内的光栅建模 uu ahR  
    - 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。 p)6!GdT  
    - 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。 Zk,` Iq  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 "yaz!?O>  
    `EKmp|B_p_  
    tpu2e*n-|  
    [.J&@96,b  
    5. 光栅级次通道选择  lS@0 $  
    \ #<.&`8B  
    <;Q1u,Mc  
     方向 W>f q 9  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 !d nCrR  
     衍射级次选择 er@"4R0  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 21NGsG  
    - 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。 < z':_,  
     备注 SnIH6k0T_  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 kN7 J Z12  
    ;f;A"  
    [|iWLPO1&k  
    -R %T Dx  
    6. 光栅的角度响应 e"}JHXs  
    \Ui3=8(  
    jr/  
     衍射特性的相关性 k=]#)A(#C  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 *JnY0xP  
    - 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。 @*?)S{8  
    - 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) Fl0(n #L  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 #jrtsv]  
    SEfRU`  
    BF^dNgn+%K  
    HQp\0NC]  
    示例#1:光栅物体的成像 u<L<o 2  
    0gRj3al(  
    1. 摘要 l7h6R$7; 0  
    rX7GVg@H  
    ML_$/  
    / esdtH$=  
    → 查看完整应用使用案例 .lsD+}  
    J`6IH#54  
    2. 光栅配置与对准 LNz  
    Xr:gm`[  
    9Lus,l\  
    '/OcJVSR  
    Pj-.oS2dA  
    }b5omHUE%  
    1.9bU/X  
    3. 光栅级次通道的选择 `~w|Xz  
    "Jahc.I  
    18^#:=Z  
    Hs:0j$  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 X<%`  
    xzi_u.iOP  
    1. 光栅配置和对准 (k^% j  
    /^]/ iTg  
    4,,DA2^!  
    ]OSq}ul  
    → 查看完整应用使用案例  \gsJ1@  
    4s s 4O  
    2. 基底处理 zq6)jHfq.  
    gt(^9t;  
    {+~ JTrp  
    !>:SPt l  
    3. 谐振波导光栅的角响应 u^O!5 'D%  
    A"e4w?  
    hv  
    y Nc@K|  
    4. 谐振波导光栅的角响应 F?z:[1(:  
    nTtE+~u  
    bm*.*A]  
    TU6(Q,Yi|  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 .@Lktc  
    eRqPZb"6MR  
    1. 用于超短脉冲的光栅 pCf9"LLer  
    4s e6+oJe  
    kwXUjn p  
    f, '*f:(  
    → 查看完整应用使用案例 eB&.keO  
    (@1>G ^%  
    2. 设计和建模流程 &cWC&Ws"  
    y>#_LhTX-  
     bUsX~R-  
    `;=-71Gn~  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 {Rdh4ZKh  
    VFrp7;z43  
     
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