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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 WWNu:,  
    ;$7v%Ls=  
    光栅是当前光学中最常用的衍射光学元件。如今已常用于复杂光学系统,与其他组件协同作用。因此,迫切需要对系统内部的光栅进行分析,从而评估系统的性能。我们将通过实例说明如何在VirtualLab Fusion对系统中的光栅建模。并将对光栅的对准、光栅级次通道设置以及光栅角度响应等问题进行讨论。 dy2rkV.z  
    %m eLW&  
    yoQ\lk  
     x0A7O  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 u`_*g^5q"  
    }$&xTW_  
     单光栅分析 ]!Oue_-;  
    −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。 ,(N[*)G  
    −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。 z\TLsx  
    [k$efwJ  
    */(I[p  
     系统内的光栅建模 -R0/o7  
    s9O2k}]  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 xzm@ v(  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 OX\$nQ\o  
    4r&f%caU  
    l+zb~  
    _'!kuE,*1  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 wfR&li{  
    ;JT(3yK4>p  
    3. 系统中的光栅对准 7C7>y/uS  
    irKIy  
    &eQJfc\a  
     安装光栅堆栈 P|xG\3@Z  
    −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 XN;&qR^j  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 ^:KO_{3E  
     堆栈方向 I[d]!YI}F  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Xj@+{uvQB  
    DMn4ll|  
    eg<pa'Hw  
    pK}=*y~$  
    @MbVWiv  
     安装光栅堆栈 d ~`V7B2Y  
    - 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)。 t Rm+?  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 nlc.u}#  
     堆栈方向 G$bJ+  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 ]s_8A`vm  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 )8,|-o=  
    I :l01W;  
    Q.Aa{d9e  
    )nfEQ)L;h}  
    O )d[8jw"  
     横向位置 4_^[=p/R  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 Bp?  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 `yO'[2  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 /7"I#U^u/  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 33Az$GXFsq  
     通过组件定位选项。 B^v8,;jZT  
    (xpn`NA  
    C! 9}  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 i=S~(gp  
    W 7sn+g \  
    KP]"P*? ?  
     单光栅分析 9902+pW  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Fhf<T`  
     系统内的光栅建模 aZS7sV28  
    - 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。 g>JLDQdc  
    - 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。 Ib=x~za@n  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 }G V X>p  
    I/6)3 su%  
    9=`Wp6Gmn  
    % Zjdl  
    5. 光栅级次通道选择 ?)D^~/ A  
    YJV%a  
    dT|vYK}\  
     方向 |{>ER,<-  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 yx38g ca  
     衍射级次选择 3SttHu0X  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 p>w]rE:}  
    - 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。 64>krmVIe  
     备注 ]=pR  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 X}ma]  
    R%Y`=pK>}  
    yLE7>48  
    "R>FqX6FB  
    6. 光栅的角度响应 4GdX/6C.  
    ').}Nz  
    {i0SS  
     衍射特性的相关性 *cuuzi&  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 %QmxA 7fW  
    - 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。 w8S!%abl1  
    - 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) kRCQv-*  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 s$ENFp7P  
    !>,m&O-x  
    \NZIEu)5?  
    Fb`a~c~s  
    示例#1:光栅物体的成像 G 2bDf-1ew  
    *iBTI+"]  
    1. 摘要 )SF}2?7e  
    d\{>TdyF  
    .IBp\7W!?E  
    Ysq'2  
    → 查看完整应用使用案例 `]Fx.)C#  
    EP'h@zdz  
    2. 光栅配置与对准 S{pXs&4O  
    58\&/lYW  
    t7 n(Qkrv  
    Z>c3  
    wI]"U2L5  
    h,aAw#NE*  
    Qd}m`YW-f$  
    3. 光栅级次通道的选择  McH>"`  
    c0B|F  
    JWvjWY2+P  
    ('wY9kvL&  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 <h%O?mkC  
    j`^$#  
    1. 光栅配置和对准 CYYkzcc^  
    +/,icA}PI  
    @1.QEyXG  
    dm0QcW4  
    → 查看完整应用使用案例 j 8*ZF  
    -p3Re9  
    2. 基底处理 _XJ2fA )  
    t!*+8Q !e  
    /|#&px)G  
    { eCC$&"  
    3. 谐振波导光栅的角响应 I2nF-JzD2a  
    H 0+dV3  
    zi`b2h  
    ee%fqVQ8P  
    4. 谐振波导光栅的角响应 0/S_e)U  
    R|O8RlH  
    }|PY!O  
    }*.0N;;C  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 JkW9D)6  
    @u==x *{ |  
    1. 用于超短脉冲的光栅 fP.F`V_Y  
    *`ZH` V  
    T,| 1g6  
    i4^o59}8  
    → 查看完整应用使用案例 (Qa/EkE^*w  
    V&-~x^JK  
    2. 设计和建模流程 /pF `8$  
    pZ/>[TP(%F  
    T&Lb<'f  
    8_T6_jL<  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 KII *az  
    B6wRg8  
     
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