[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 ?$pp%  
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光栅是当前光学中最常用的衍射光学元件。如今已常用于复杂光学系统，与其他组件协同作用。因此，迫切需要对系统内部的光栅进行分析，从而评估系统的性能。我们将通过实例说明如何在VirtualLab Fusion对系统中的光栅建模。并将对光栅的对准、光栅级次通道设置以及光栅角度响应等问题进行讨论。 noOG$P#  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 z~L
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 单光栅分析 O|?>rK  
−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。 vkASp&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。 f77Jn^Dt  
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 系统内的光栅建模 29 Yg>R!/  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 +Q}Y?([  
−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。 (.m0hN!~u  
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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。 K82pWpR  
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3. 系统中的光栅对准 a
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 安装光栅堆栈 iaLsIy#h  
−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）。 y5RcJM  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 L#M9!  
 堆栈方向 +(`  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 4!XB?-.  
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 安装光栅堆栈 q+>{@tP9  
- 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）。 cuB~A8H#}  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 |Eu_K`  
 堆栈方向 z\sy~DM;>  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 0;#%KC,  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 ?76W
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 横向位置 Nh^T,nv*l  
−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。 sbjAZzrX2i  
−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}>pl8ke~g  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 1j`-lD  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 SsIy;l  
 通过组件定位选项。 +%OINMo.A  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 +?w 7Nm`  
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 单光栅分析
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- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 X|TEeE c[L  
 系统内的光栅建模 nL%;^`*8  
- 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。 ms{:=L2$$  
- 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。 zH0%; o}  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ug'I:#@2  
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5. 光栅级次通道选择 J;W(}"cFq  
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 方向 I?YT
X  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ^VK-[Sz&  
 衍射级次选择 m4bfW  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 5+vCuVZ  
- 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。 \V  /s  
 备注 %6+J]U  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 3FT%.dV^  
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6. 光栅的角度响应 Z.am^Q^Y!  
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 衍射特性的相关性 }`8g0DPuD9  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 x%23oPM  
- 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。 gh=s#DQsFw  
- 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） l+Dl~o}  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 a*REx_gLG  
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示例＃1：光栅物体的成像 2.ud P  
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1. 摘要 !sQ$a#Ea  
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→ 查看完整应用使用案例 gP"p7\ (  
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2. 光栅配置与对准 )^7Y^ue  
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3. 光栅级次通道的选择 `2c>M\c4U  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 k@JDG]R<{  
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1. 光栅配置和对准 OSk:njyC[  
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→ 查看完整应用使用案例 )W95)]  
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2. 基底处理 sUN>uroi !  
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3. 谐振波导光栅的角响应 Y$b4Ga9j  
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4. 谐振波导光栅的角响应 ?z%@;&  
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示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Tl5K'3  
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1. 用于超短脉冲的光栅 ((^jyQ  
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→ 查看完整应用使用案例 TU$PAwn=  
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2. 设计和建模流程 VvN52 qeL  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 0#4_vg .  
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