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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 82{Lx7pI  
    P-.>vi^+  
    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。 o[X 'We;  
    j@ lHgis  
    ,E<(K8  
    'gI q_t|^  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 LY(YgqL  
    F|Pf-.r`t  
     单光栅分析 *F[@lY\p  
    −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^18r  
    −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。 Kf/1;:^  
    A!\ g!*  
    8>%:MS"  
     系统内的光栅建模 {26/SY  
    JHC 6l  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 g1UP/hNJ\8  
    −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。 Gm~jC <  
    @z[,w`  
    MOi.bHCQJP  
    xM"k qRZ  
    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。 z|E/pm$^  
    L|A}A[P  
    3. 系统中的光栅对准 AwN7/M~'  
    K Rs e  
    GgwO>[T  
     安装光栅堆栈 {}RE;5n\['  
    −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)。 |*W_  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 E{'{fo!#)  
     堆栈方向 LhO%^`vu  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 1j"_@?H[  
    7L)edR [  
    _$g6Mj]1z  
    Jas=D  
    d nRbt{`jP  
     安装光栅堆栈 )lh48Ag0t;  
    - 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 #SyF-QZ[1  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 .LMOmc=(  
     堆栈方向 IsP-[0it  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 wiHGTaR  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 vM G>Xb  
    ts|dk%  
    4 JC*c  
    7m='-_w)?w  
    EC#4"bU`'2  
     横向位置 nwSujD  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 NEp )V'  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 i;Y3pF0%P  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 B6qM0QW  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或  IDCuS  
     通过组件定位选项。 Y%$@ZYW  
    I!LSD i3  
    1V ?)T  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ^hL?.xj  
    =T7lv%u  
    vl}fC@%WRI  
     单光栅分析 *S _[8L"  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 #WE"nh9f|z  
     系统内的光栅建模 n`v;S>aT  
    - 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。 5~8FZ-x  
    - 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。 ;zq3>A  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 (p6$Vgdt  
    NWL\"xp `t  
    cl\Gh  
    F"I{_yleq'  
    5. 光栅级次通道选择 Ei$?]~ &  
    M( eu wy  
    4DLp +6zP  
     方向  x&^>|'H  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 oY NIJXln  
     衍射级次选择 6>  L)  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 XHN*'@ 77;  
    - 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。 _Fc :<Ym?  
     备注 nf%"7y{dd  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 >{ /As][  
    3$ 'eDa[  
    8VWkUsOoI  
    WRdBL5  
    6. 光栅的角度响应 yiT)m]E d  
    40?xu#"  
    O\~/J/u <  
     衍射特性的相关性 T{A 5,85  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 ng0tNifZ;  
    - 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。 o x|K2A  
    - 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) S`w_q=-^8  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 aB $xQ|~  
    !<EQVqj6  
    "J.7@\^ h/  
    4hQ.RO  
    示例#1:光栅物体的成像 &7 0o4~Fr  
    'L k& iph  
    1. 摘要 nuvRjd^N  
    t%k1=Ow5i  
    ?^X e^1(  
    E\_Wpk  
    → 查看完整应用使用案例 O>vbAIu  
    O,D/& 0  
    2. 光栅配置与对准 *X%dg$VcV  
    xPcH]Gs^b  
    AcoU.tpP  
    M9PzA'}4W6  
    Y-ZTv(<  
    S7(Vc H  
    U%PII>s'#  
    3. 光栅级次通道的选择 Qnr7Qnb  
    s7 K](T4  
    s{Wj&.)M  
    ' K\ $B_  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 PV(TDb:0  
    USDqh437  
    1. 光栅配置和对准 g~/@`Z2Y  
    rzk-_AFR  
    fGf C[DuY  
    mI4)+8SUu  
    → 查看完整应用使用案例 Q($.s=&l;  
    x$gVEh*k  
    2. 基底处理 wOg?.6<Kxa  
    0hCrEM!8  
    5 0KB:1(g  
    tR{@NFUcu  
    3. 谐振波导光栅的角响应 uG:xd0X+W  
    =X24C'!Mpe  
    :enmMB#%  
    >cdxe3I\  
    4. 谐振波导光栅的角响应 n7$2 1*,  
    -ge :y2R_w  
    2y;J 11\  
    O9/7?"l"  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 15)y]N={^  
    bAkCk]>5  
    1. 用于超短脉冲的光栅 oBpoZ @[Z  
    `9>1 w d  
    ^DaP^<V  
    <q<kqy5s-R  
    → 查看完整应用使用案例 9~lC/I')t  
    x[m&ILr  
    2. 设计和建模流程 ch-.+p3  
    -0G/a&ss  
    PSR21;  
    sSdnH_;&  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 %]iE(!>3oy  
    cZFG~n/  
     
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