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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 P+~{q.|._c  
    VS lIeZ  
    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。 *3A[C-1~.  
    ,5_Hen=PI  
    ;r_YEPlZ  
    *c+Kqz-  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 2,Og(_0>  
    N{u4  
     单光栅分析 0P<bS?e<l  
    −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。 D,rF?t>=S  
    −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。 ESl-k2  
    H\\0V.}!  
    5m`@ 4%)zp  
     系统内的光栅建模 _Kp{b"G  
    &!uN N|W  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 8Q&hhmOnz  
    −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。 U}55;4^LX  
    G] -$fz  
    ;hz"`{(JY  
    c5?;^a[  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 .D^=vuxt~  
    -vcHSwG b  
    3. 系统中的光栅对准 Vu DSjh  
    ;&Q8xC2  
    k#8,:B2  
     安装光栅堆栈 ]VifDFL}  
    −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 fLj#+h-!  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 Vd2bG4*=  
     堆栈方向 i]:T{2  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 %t&n%dhJ  
    NJfI9L  
    S3V3<4CB  
    ^uzJu(  
    / AFn8=9'^  
     安装光栅堆栈 G992{B  
    - 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 {=W TAgP  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 3 8>?Z ]V  
     堆栈方向 zQJ9V\0  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 c:0nOP  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 [A?Dx-R;(  
    jm1f,=R  
    5[.Dlpa'7  
    Q}GsCmt=)O  
    TfaL5evio  
     横向位置 "'us.t.  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 !|hxr#q=4  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 o2e aSG  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 BsV2Q`(gT  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 D_oGhQYY4  
     通过组件定位选项。 \ .+.VK  
    {ndL]c'v  
    ?N2/;u>  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 u_[^gS7  
    T 9Jv  
    2P9gS[Ub  
     单光栅分析 &z[39Q{~  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 IXYSZ)z  
     系统内的光栅建模  nN!/  
    - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 mo1(dyjx  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 rYUhGmg`  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 9U1cH qV  
    j0b?dKd  
    8 x$BbK  
    MNURYA=  
    5. 光栅级次通道选择 t5dk}sRF  
    bp G`,[  
    Vy-N3L  
     方向 Bbuy y  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 6.? Ke8iC  
     衍射级次选择 ;O=tSEe  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 *B"p:F7J|  
    - 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。 s)Bl1\Q  
     备注 AF5.)Y@.  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 m89-rR:Kc  
    .nCF`5T!  
    vto^[a6?  
    IQ_2(8Kv  
    6. 光栅的角度响应 H^ _[IkuA%  
    _:oB#-0  
    (. ~#bl  
     衍射特性的相关性 YCvIB'  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 ! 6yo D  
    - 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。 2QwdDKMS_  
    - 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) hwkm'$}  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 f 7B)iI!  
    xa+=9=<AQ  
    -#Xo^-&  
    !d Ns3d  
    示例#1:光栅物体的成像 'p3JYRT$  
    vmW > $P  
    1. 摘要 &%M!!28X:  
    Ne7HPSWiOP  
    (tQ#('(w  
    M*M,Z  
    → 查看完整应用使用案例 ;Fw{p{7<  
    {%g]Ym=  
    2. 光栅配置与对准 ;S Re`  
    m-V_J`9"  
    l":\@rm`  
    a3t[Tk;  
    NDsF<2A4  
    ~z;G$jd  
    A HnXN%m  
    3. 光栅级次通道的选择 tf1iRXf8  
    44e:K5;]7  
    ~kHWh8\b:  
    Ife/:v  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 jtS-nQ|  
    6uNWL `v  
    1. 光栅配置和对准 UNK}!>HD  
    Ql2zC9C  
    Mk-zeq<2z  
    X ? eCK,  
    → 查看完整应用使用案例 =Oyn<  
    ,> %=,x  
    2. 基底处理 _!qi`A  
    LH_VdLds  
    9(-f)$u  
    ?WEKRl  
    3. 谐振波导光栅的角响应 :{ 8,O-  
    h#:_GNuF  
    V*d@@%u**  
    K;L6<a A#  
    4. 谐振波导光栅的角响应 =Z /*  
    (&o|}"kRq  
    ! (H RP9  
    \281X  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 j|-{*t{/x  
    ]broU%#"  
    1. 用于超短脉冲的光栅 ]H-5    
    <^n@q f}  
    !Bu=?gf  
    f^]^IXzXw.  
    → 查看完整应用使用案例 M`D`-vv  
    Wr6y w#  
    2. 设计和建模流程 !QsmT3   
    6[T)Q^0`  
    p)c"xaTP#F  
    :G4)edwe  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 /4>|6l=  
    GswV/V+u  
     
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