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2022-05-17 09:44 |
光学系统中的光栅建模——实例讨论
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。 P/[}$(&: xMA2S*%ca
?OBB)hj IN=l|Q$8f 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 / xb37, :a*F>S! 单光栅分析 ow7*HN* −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。 49Hgq/uO −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。 o@qI!?p& asJ t6C
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)P5] 系统内的光栅建模 J:dNV<A^ v
M $Tn −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 B&sa|'0U −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 D6:"k
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oR}'I v03^ 两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 *lyRy/POB c HUj6'neO 3. 系统中的光栅对准 l TJM}K QuBaG< /'L/O;H20 安装光栅堆栈 TL@{yJ;s −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 ]64?S0p1c! −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 g.x]x#BC 堆栈方向 *W<|5<<u@ −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 V&>mD"~MP ,S7M4ajVZB
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VUD( 安装光栅堆栈
'cf8VD - 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 q&V=A[<rz - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 |\/V1 堆栈方向 w6.J&O - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 0[!38 - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 3ms{gZbw F}4jm,w
7_]Bu<{f CDGN}Q2 _ ek]CTUl* 横向位置 -MItZ −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 BZRC0^-C@ −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 `AxhA.&V −光栅的横向位置可通过一下选项调节 (Q6}N'T 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 6Ej@;]^^- 通过组件定位选项。 XkuZ2( -\~D6OA
S1W(]%0/ 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 k?ksv+e\ 28d=-s=[ #AUa'qBt 单光栅分析 ]z5gC`E0 - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 UU2=W 系统内的光栅建模 5:~BGK&{Y - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 9 e0Oj3!B - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 ?o.Q - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 L
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|T^c(RpOE 5. 光栅级次通道选择 or..e 3bPF+(`J w|WehNGr 方向 -<.b3M h - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 J;cTEB 衍射级次选择 1U;p+k5c - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。
{;XO ' - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 m\?H
<o0 备注 4^Ghn - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 h` ,! p Ae 3:"
7!-y72qx E0a &1j 6. 光栅的角度响应 "Rv],O" 2q,> *B? 5cE?> 衍射特性的相关性 o$_,2$>mn - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 dSm; e_s - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 c;pv< lX' - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) ?O<D&CvB - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 >g FEA0- 9WhZ=
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Z/hgr|&} hIv8A_>@` 示例#1:光栅物体的成像 ^E(:nxQ6s #0;ULZ99aH 1. 摘要 >|@i8?|E wc#E:GJcK
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`0m[* → 查看完整应用使用案例 HRxA0y= bI"_hvcFp 2. 光栅配置与对准 >2w^dI2 a2'f#[as
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U4*Q;A# >MeM 3. 光栅级次通道的选择 _#]/d3*Z} lmRdl>
kg^VzNX ,_(AiQK 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 yhpeP <yHa[c`L 1. 光栅配置和对准 C[xY 0<^B (7Q
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n$oHr m<X[s → 查看完整应用使用案例 gL:Vj%c "$Mz>]3&q 2. 基底处理 Ob#d;F M)JKe!0ad1
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olmBXn/ p2/Pj)2 3. 谐振波导光栅的角响应 Y 3 QrD&V tr t^o
rV0X*[]J> AYP*J 4. 谐振波导光栅的角响应 Adma~]T9 Z=&cBv4Fs
#oX8EMqs< G (o9*m1 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 BHZCM^ GWvw<`4 1. 用于超短脉冲的光栅 PV\aQO.mo ,&5\`
;n~-z5) QU;bDNq,c → 查看完整应用使用案例 15X.gx 'fIoN% 2. 设计和建模流程 CVy\']
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ZZu{ct9 6B=: P3Y 3. 在不同的系统中光栅的交换 !5}u \ U7do,jCoa
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