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infotek 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。 XTX/vbge3m  
Fl($0}ER  
%.`u2'^  
~xY"P)(x;  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Ek `bPQ5  
5L2j, ]  
 单光栅分析 ~x9J&*zxM  
−通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 bl>W i@GL  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 =TEe:%mN  
h9m|f|cH  
5>%^"f  
 系统内的光栅建模 M/.M~/ ~  
/dg?6XT/  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 J/Y9X ,  
−这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 ,m`&J?  
.?3ro Q  
WGA&Lr  
{9Qc\Ij  
两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 bf.+Ewb(  
V*s\~h)  
3. 系统中的光栅对准 jEQ_#KKYJ  
Ih5Y7<8b~  
U3B&3K} ~  
 安装光栅堆栈 <Ez@cZ"  
−为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 ` ~m/  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 *jc >?)k  
 堆栈方向 Y1r'\@L w  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Gev\bQa  
|Tmug X7  
3O*iv{-&  
ZhCz]z~tj6  
mz1m^p)~{  
 安装光栅堆栈 PO'K?hVS^w  
- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 }O crA/  
- 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 p@Os  
 堆栈方向 H(n fHp.3  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 "Y^Fn,c  
- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。  Rh6CV  
Q`J U[nY  
@eBo7#Zr  
e^~dx}X  
,)\G<q yO6  
 横向位置 yO8@.-jb  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 z"7?I$N Q  
−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。 n7ZJ< ~wl  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 @(=?x:j  
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 YG*<jKcX  
 通过组件定位选项。 n)a/pO_  
)ZLj2H<  
VWdTnu  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理
r`FTiPD.C  
n3V$Xtxw  
. &}x[~g  
 单光栅分析 d <ES  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 `xv Uq\  
 系统内的光栅建模 ^|h_[>  
- 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。 3VMaD@nYa  
- 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。 [m< jM[w{  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 1=+S'_j  
U"@p3$2QW  
l#ct;KZ  
@fo(#i&  
5. 光栅级次通道选择 T<nK/lp1t  
~a7@O^q 4  
QrSO%Rm1*  
 方向 jZ5ac=D&I  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 ?t\GHQ$$?  
 衍射级次选择 G~&q  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 V0,5c`H c  
- 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。 yP-$@Ry  
 备注 K-*ZS8  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 po]<sB  
90J WU$K  
"3 2Ua3m:G  
>3p8o@:  
6. 光栅的角度响应 rjfWty%6pX  
1$ }Tn  
e5FF'~A%]  
 衍射特性的相关性 )<'2 vpz  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 }|=Fnyj  
- 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。 &kWT<*;J)  
- 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) NV} fcZ  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 a&mL Dh/  
9XS>;<"2  
o4rf[.z  
S>HfyZ&Pc  
示例#1:光栅物体的成像 6x!iL\Y~  
J +Y?'"r  
1. 摘要 vsA/iH.  
ZZxt90YR'5  
]U4C2}u  
DeN2P  
查看完整应用使用案例
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E7SmiD@)  
2. 光栅配置与对准 M>BVnB_,-  
   .ArOZ{lKD>  
}ew )QHd  
WT 5 2  
^'sy hI\  
0'5N[Bvp  
D#>d+X$  
3. 光栅级次通道的选择 8RZqoQDH  
_>t6]?*  
T!&VT;   
   e/)Vx'd`+  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 ~^3U@( :  
A(C0/|#V  
1. 光栅配置和对准 c/-'^+9  
d(D|rf,av  
1q*=4O  
a8y*Jz-E  
查看完整应用使用案例 -OgC.6  
b u/GaE~  
2. 基底处理 ; jJ%<  
'_n$xfH  
-{*QjP;K  
2) Q/cH\g  
3. 谐振波导光栅的角响应 x)kp*^/  
.T~Oc'wGo  
K>2Bz&)  
Q,o"[ &Gp  
4. 谐振波导光栅的角响应 %$R]NL|  
Fy^8]u*Fu  
SUoUXh^!w  
   #.@D}7y5  
示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 :RXzqC  
gF|u%_y-qt  
1. 用于超短脉冲的光栅 EHq?yj;  
0*/[z~Z-1  
5q}7#{A  
Ch&2{ ng  
查看完整应用使用案例
l4E0/ F  
Gd[: &h  
2. 设计和建模流程 mw${3j~&  
_$gP-J  
yzL6oU-{&  
MF5o\-&dN  
3. 在不同的系统中光栅的交换 M+M\3U  
#<R6!"TNoz  
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