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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 t2YB(6w+xg  
    ! ,{zDMA  
    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。 I9Uj3cL\  
    *l;S"}b*,_  
    ~9xkiu5~  
    ,L lYRj 5  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 z>\l%_w  
    KCAV  
     单光栅分析 gwdAf%|f  
    −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。 G0~Z|P  
    −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。 U{/fY/kq  
    ^G2M4+W|  
    T?QW$cU!e:  
     系统内的光栅建模 ,RM8D)m\  
    ];"40/X  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 a+\<2NXYD  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 cTS.yN({G  
    5IOGH*'U8  
    Qc)i?Z'6  
    DA04llX~  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 O9E:QN<U`*  
    TUz4-Pd  
    3. 系统中的光栅对准 4<Nd5T  
    j"hEs(t  
    Aj=GekX{  
     安装光栅堆栈 [ZC\8tP`V  
    −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 c9o]w8p/  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 D[?;+g/  
     堆栈方向 *W 2)!C|  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 v|\#wrCT?  
    )Tp"l"(G  
    UP$>,05z6  
    l2:-).7xt  
    U#]J5'i  
     安装光栅堆栈 #ACT&J  
    - 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)。 'RhS%l  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 >j3':>\U  
     堆栈方向 p5tb=Zg_  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 /e[m;+9^&  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 d(TN(6g@  
    |m6rF7Q  
    WcoA)we  
    1#%H!GKvTU  
    aL*MCgb'  
     横向位置 }Hq3]LVE  
    −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。 p JT)X8K"  
    −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。 +Ugy=678Tr  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 l@* $C&E  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 \#LDX,=  
     通过组件定位选项。 *~shvtq  
    oA@M =  
    fM7B<eB  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 1^*ogMe  
    i{TPf1OY`M  
    M2p|&Z%  
     单光栅分析 [5!}+8]W  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ygj%VG  
     系统内的光栅建模 c0o Z7)*}  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 _ h5d~  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 i&^JG/a  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 wdfbl_`T  
    FeMgn`q  
    /;d 5p  
    |9\i+)C  
    5. 光栅级次通道选择 m$^5{qpg  
    JbL3/h]  
    s R>>l3H  
     方向 =X^a  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 F-rhxJd  
     衍射级次选择 %K')_NS@  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 D (8Z90  
    - 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。 K>e-IxA);0  
     备注 ,b -  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 "_\"S  
    v]EZYEXFL)  
    @vyEN.K%mm  
    &V$cwB  
    6. 光栅的角度响应 _s#]WyU1g  
    p+|8(w9A${  
    z9 Ch %A{  
     衍射特性的相关性 =v?P7;T  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 \A01 1R&  
    - 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。 M1Ff ,]w  
    - 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) {*F =&D  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 TP {\V>*Yz  
    K$,<<hl  
    aaCRZKr  
    #}B1W&\sw  
    示例#1:光栅物体的成像 W)bSLD   
    0$c(<+D  
    1. 摘要 _q#pEv  
    <!FcQVH+L  
    4)D~S4{E5  
    @(35I  
    → 查看完整应用使用案例 ]r 0j  
    keRLai7h  
    2. 光栅配置与对准 ^*`#+*C  
    Z81;Y=(  
    RHn3\N  
    G.<0^q,  
    1}Q9y`65  
    @@K/0:],  
    gAorb\iJ  
    3. 光栅级次通道的选择 ru2M"]T  
    xBc|rqge  
    M^Z=~512g  
    -.? @f tY  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 IMbF]6%p(  
    '}(>s%~  
    1. 光栅配置和对准 ;z9 ,c  
    c8[kL$b;j  
    A|1xK90^XT  
    !9NF@e'&!  
    → 查看完整应用使用案例 Q &{C%j~N  
    hx&fV#m  
    2. 基底处理 Hy\q{  
    (nq""kO6'  
    qOy(dG g  
    }"WovU{*s  
    3. 谐振波导光栅的角响应 tjRw bnT"  
    *j]Bo,AC  
    %La7);SeY  
    %G 2g @2  
    4. 谐振波导光栅的角响应 $t^Td<  
    TA/hj>rV  
    0Yq_B+IC  
    v{|y,h&]a  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 e#k rr  
    2HBey  
    1. 用于超短脉冲的光栅 3bezYk  
    >SvS(N{  
    !y~nsy:&7x  
    +J C"@  
    → 查看完整应用使用案例 go yDG/  
    AEnkx!o  
    2. 设计和建模流程 @0PWbs$  
    6?%$e$s  
    H/M]YUs/3  
    +,YK}?e  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 Kgi`@`  
    /v<Gt%3X  
     
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