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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 0v,`P4_k  
    2{Lc^6i(t  
    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。 *? orK o  
    Yru1@/;  
    TQyFF/K  
    q'U-{~q%  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ^9m^#"ZW`  
    Ts?>"@  
     单光栅分析 +[go7A$5  
    −通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 IBsO  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 . KSr@Gz  
    %nK 15(  
    A_$Mt~qKi^  
     系统内的光栅建模 41_sSqq;^  
    wBaFC\CW  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 JT+lWhy  
    −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。 ur_"m+  
    #esu@kMU`  
    TuhL :  
    *d*;M>  
    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。 'm.XmVZL%  
    {?M*ZRO'  
    3. 系统中的光栅对准 Ih0> ]h-7  
    e Eb1R}@  
    /3HWP`<x  
     安装光栅堆栈 At_Y$N:  
    −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)。 Bd]DhPhJ  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 ~k_zMU-1  
     堆栈方向 L,ey3i7a\  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 WYd,tGz  
    JqhVD@1{  
    g KY ,G  
    i: uA&9  
    SNV+.xN  
     安装光栅堆栈 SYhspB  
    - 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)。 $ }bC$?^  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 OX`GN#yl  
     堆栈方向 Hu!>RSg,,2  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 YQd&rkr  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 -2~ yc2:>A  
    Xg)FIaw]eT  
    .j@n6RyN  
    ?At-   
    ,#FH8%Yf  
     横向位置 hA19:H=7R0  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 WmBnc#>gK  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 Sgk{NM7|k  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 h |  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 S~9kp?kR$  
     通过组件定位选项。  JS.' v7  
    e?fjX-  
    QU;C*}0Zl  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 s,q!(\{Pv  
    OnJSu z>-  
    ~}l,H:jk@  
     单光栅分析 T$B4DQ  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ;a77YL TQ  
     系统内的光栅建模 Q&\ksM  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 \0& (q%c  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 "N"k8,LH  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 l3$?eGGM  
    ?2/M W27w  
    U9OF0=g  
    .Cd$=v6  
    5. 光栅级次通道选择 9~ af\G  
    $h f\ #'J  
    5~5ypQj  
     方向 9_dsiM7CT  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 zW&W`(  
     衍射级次选择 cK/odOi  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 Z@u mbyM  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 a OHAG  
     备注 6lFsN2  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 q+Q)IVaU81  
    h2snGN/{Hb  
    0\ ;a:E.c  
    0:S)2"I58p  
    6. 光栅的角度响应 '^AXUb  
    P;[mw(  
    XcneH jpR  
     衍射特性的相关性 (q7mzZY  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 YiMecu  
    - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 {S~$\4vC!  
    - 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) 'IszS!kY  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 "+_0idpF  
    ;c}];ZU3G  
    =V4!t|(7  
    wkw/AZ{27  
    示例#1:光栅物体的成像 <GEn9;\  
    [Xg"B|FD0  
    1. 摘要 YO61 pZY  
    &*SnDuc  
    vZsVxx99  
    E$ rSrT(  
    → 查看完整应用使用案例 06 1=pV$CJ  
    *4E,| IJ  
    2. 光栅配置与对准 f{oWd]eAhb  
    qa6up|xUnn  
    GC2<K  
    R PQ)0.O7  
    eU0-_3gN_  
    >Fh@:M7z  
    +J9lD`z  
    3. 光栅级次通道的选择 ~E~J*R Ze  
    UQ?8dw:E~  
    \h4y,sl  
    ,vj^AXU  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 biD7(AK  
    &$f?XdZ7  
    1. 光栅配置和对准 N0f}q1S<-A  
    NM]/OKs'H  
    &rubA  
    E83nEUs  
    → 查看完整应用使用案例 T~Cd=s(T"  
    \;<Y/sg  
    2. 基底处理 b :00w["  
    mLSAi2Y  
    3-5lO#&#  
    QkbN2mFv%  
    3. 谐振波导光栅的角响应 mUxD.;P  
    y-mmc}B>N  
    cA kw5}P   
    oZCO$a  
    4. 谐振波导光栅的角响应 "-sz7}Mb  
    5ZLH=8L  
    WD:5C3;  
    YuZnuI@m9  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ;uy/Vc5,Y  
    K""04Ew*pV  
    1. 用于超短脉冲的光栅 rcOmpgew  
    X9J^Olq  
    dj#<,e\  
    _wMz+<7bY  
    → 查看完整应用使用案例 /+iaw~={"  
    Qa=;Elp:[  
    2. 设计和建模流程 bZ)Jgz  
    #R$!|  
    R0>L[1o  
    6 S8#[b  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 e=U7w7(s9  
    .dV!du  
     
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