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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 ov@N13 ,$  
    U,_jb}$Sq7  
    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。 Js706  
    1X7tN2tQ  
    i!U,qV1  
    ujt0?DM  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ;hcOD4or  
    C'a%piX  
     单光栅分析 \]a@ NBv  
    −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。 6y4&nTq[  
    −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。 |hlc#t ?  
    (8$; 4q[!  
    o(w xu)  
     系统内的光栅建模 I<["ko,t@?  
    "B^c  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 )T_o!/\*|*  
    −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。 |d@%Vb_  
    HF\|mL  
    &/}reE*  
    ;#goC N.  
    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。 qMj'%5/  
    0j-- X?-  
    3. 系统中的光栅对准 tt=JvI9>  
    ]3%( '8/  
    VPAi[<FzOG  
     安装光栅堆栈 $}*bZ~  
    −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 ?)# qBE ]  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 1%R8q=_  
     堆栈方向 t\/i9CBn  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ^Qx qv  
    `ecIy_O3P&  
    DF>LN%a~  
    )rqb<O  
    ,y'E#_cTgQ  
     安装光栅堆栈 ^^O @ [_  
    - 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 sFvu@Wm'7W  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 |6ZH+6[  
     堆栈方向 !(-lY(x  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 rKtr&w7X  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 9;L5#/E  
    Exy|^Dr0  
    D>U b)i  
    jIzkI)WC|  
    7jZE(|G-  
     横向位置 Vg>\@ C .s  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 WPN4mEow  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 >l!#_a  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 h.~:UR*   
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 IO*}N"  
     通过组件定位选项。 re$xeq\1P?  
    9ozK}Cg4  
    q$<M2  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 hI^Hqv  
    T&ECGF;Y/  
    6ojEEM  
     单光栅分析 hhqSfafUX  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 EGY'a*]cU  
     系统内的光栅建模 ~$bkWb*RJ  
    - 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。 24}?GO  
    - 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。 Ci}v+  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 3Y L  
    I|`/#BYbW  
    4dB6cg  
    xYgG  
    5. 光栅级次通道选择 {D6E@a  
    X:un4B}O  
    ~"Kf+eFi  
     方向 <8JV`dTywC  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 {DI`HB[  
     衍射级次选择  L$Uy  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 &V$qIvN$  
    - 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。 _4#8o\  
     备注 {x-iBg9#l2  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 sy ]k  
    Q?Y\WD  
    &8##)tS(y  
    pZYcCc>6&  
    6. 光栅的角度响应 \BoRYb9h  
    `YK2hr  
    ~)Z MGx  
     衍射特性的相关性 7jj.maK  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 :Z}d#Rbl  
    - 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。  [YGPcGw  
    - 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) cJ}J4?  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ir72fSe  
    /uh?F  
    HFtl4P  
    NFVr$?P  
    示例#1:光栅物体的成像 {pV\]E\]  
    e(5 :XHe  
    1. 摘要 ?)Psf/  
    vM.Y/,7S  
    !4"!PrZDB  
    @1`!}.Tk  
    → 查看完整应用使用案例 'aWrjfDy:  
    JlM0]__v  
    2. 光栅配置与对准 ~x!"(  
    s>RtCw3,  
    ],?rFK{O  
    E8Rk b}  
    oPqWL9]  
    p4Wy2.&Q  
    Ojh\H  
    3. 光栅级次通道的选择 feSj3,<!  
    "vH>xBR[%  
    w_>SxSS7  
    ZFJ qI  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 1TOT}h5  
    oy;g;dtq  
    1. 光栅配置和对准 Dc2U+U(J  
    O/?Lk*r  
    c,v?2*<  
    >dr34=(  
    → 查看完整应用使用案例 *-zOQ=Y  
    &F8N$H  
    2. 基底处理 bm</qF'T6  
    qwERy{]Sp;  
    <$V!y dO  
    @`IMR$'  
    3. 谐振波导光栅的角响应 #Yqj27&  
    oB$P6   
    1-h"1UN2E  
    ,>AA2@6zMT  
    4. 谐振波导光栅的角响应 d'x'hp%  
    _#SCjFz  
    0m,3''Q5lO  
    )zKZ<;#y  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 UhI T!x  
    8B*XXFy\  
    1. 用于超短脉冲的光栅 ^z _m<&r  
    vg.K-"yQW  
    ?k}"g$JFn  
    .$rt>u,8<  
    → 查看完整应用使用案例 cl'#nLPz;  
    =B/Ac0Y  
    2. 设计和建模流程 8+?|4'\`  
    @[s+5_9nk  
    CY4ntd4M  
    ]y **ZFA  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 tn\PxT  
    Wf}x"*  
     
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