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2021-05-20 09:37 |
光学系统中的光栅建模——实例讨论
1. 摘要 Wi3St`$ *^_ywqp 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。 s%p,cz;
, q/l@J3p[qm ji:E whdoG{/ 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 IQya{e Q@HW`@i 单光栅分析 )Fw{|7@N −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。 i<uWLhgh1$ −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。 +kN/-UsB $Z!7@_Ys 0z1UF{{ 系统内的光栅建模 etk@ j3# M);@XcS −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ~|t7 −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。 vbT,!
cEm m\O|BMHn rs?"pGz; %e,X7W`'2 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。 !W3bHy:C" tbr1mw'G 3. 系统中的光栅对准
S_EN,2'e FPBO=?H. /y~ "n4CK~ 安装光栅堆栈 ` e~nn −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)。 k@i+gV% −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 A,4|UA?- 堆栈方向 }VUrn2@-4 −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 4?3*%_bDJ, $%ts#56* xct{Tv[FO qbwX*E~; r6#It$NU 安装光栅堆栈 1dg y-$H~ - 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)。 I2R"
Y< - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 D0 f.XWd 堆栈方向 nn0`A3 - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 9ne13qVm+ - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 !N@d51T=N $%3"@$ ? V0!N; I!L`W
_ yX'f"* 横向位置 %FDv6peH −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。 yi*2^??`
1 −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。 $z>L $,c> −光栅的横向位置可通过一下选项调节 ]&dU%9S 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 hPP,D\# 通过组件定位选项。 /g_cz&luR 4zRz U m4<5jC`-M 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 _Prh&Q1zs `}Of'i ~q.a<B`,t 单光栅分析 +p%!G1Yz - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 =Z3{6y}3p 系统内的光栅建模 j`'9;7h M6 - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 )H'SU_YU - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 (&W&1KT - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 eYN=? X4c|*U=4 [%);N\o2Y =Ts3O0"[ 5. 光栅级次通道选择 _XO3ml\x@ !>,\KxnM e|t@"MxvC 方向 Z4^O`yS9+ - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 `Mh3v@K: 衍射级次选择 >o]!-46 - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 hnk,U:7} - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 kK0.j)( 备注 a'[Ah2}3r< - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 AqdQiZ^9 7z_EX8^ _+OnH!G0 B"@3Q av3 6. 光栅的角度响应 SH009@l_8 xF#'+Y XTibx;yd< 衍射特性的相关性 t-gLh(-. - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 x%hV5KW - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 I)JqaM - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) s U|\? pJ - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 5~pQ$- KF%tF4^+| 1?oX" UdiogXZ 示例#1:光栅物体的成像 S`\03(zDA MJzY| 1. 摘要 _s1pif e#5LBSP j&
H4L :j)v=qul → 查看完整应用使用案例 6H #4iMeh + n)_\@aQ 2. 光栅配置与对准 }%T8?d] Ik\n/EE
4eRV?tE9 \Fs+H,S< _oILZ, f i_'Ny># F?Fs x)2k 3. 光栅级次通道的选择 _=\J :r|Y: w<P$)~6 v|7=IJ 4%GwCEnS 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 Cd7imj 6z'3e\x 1. 光栅配置和对准 okkMx" nn?h;KzB JS^QfT,zE uE]Z,`e → 查看完整应用使用案例 #GbfFoE 0^m`jD 2. 基底处理 ~x-v%x6 n90DS/Yx EW~M,+? $[xS>iuD 3. 谐振波导光栅的角响应 `Q!#v{ ?heg_~P ?lPyapA] Gv+$7{ 4. 谐振波导光栅的角响应 WZQ
EBXs Rh :|ij>B MfU0*nVF~ Q nTKo&|9 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 W'Y?X]xr n|N?[)^k 1. 用于超短脉冲的光栅 2/>u8j s|[CvjL#0 :lBw0{fP V~
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b2$ → 查看完整应用使用案例 9q ]n&5 Xx+eGV";` 2. 设计和建模流程 x+8%4]u` 1'YUK"i <]f{X<ef ufn%sA 3. 在不同的系统中光栅的交换 dJF3]h Y "DC L
Z T$"sw7< PS3jCT 文件信息 f=IF_|@^S >+9:31p
MG,)|XpyWJ QQ:2284816954 备注:光学 V<ii
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