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infotek 2022-10-19 08:30

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。 LxLy+yC#p  
O*[{z)M.  
+k.%PO0np  
)=J5\3O*x  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Z\~G U*Y.e  
hn.bau[  
 单光栅分析 {Z> M  
−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。 ^Dg <Ki  
−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。 K{@3\5<  
.Da'pOe  
:w`3cw Q  
 系统内的光栅建模 ('O}&F1  
Yw'NX5#)g  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 G,f-.  
−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。 "T2"]u<52  
Q8D&tJg  
DZ$` 4;C[  
     P?LlJ 5hn  
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。 j'?7D0>  
,E;;wdIt  
3. 系统中的光栅对准 %c|UmKKi  
%' $o"  
<q (z>*-e  
 安装光栅堆栈 0* ;O?T  
−为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 Su8|R"qU  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 mO*^1  
 堆栈方向 %zBCq"y  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 &Lm-()wb  
uR;gVO+QC  
UlcH%pxTt1  
6"/WZmOp  
fX~'Zk\u  
 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 >j*;vG5T  
- 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向 @%/]Q<<q  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 2S"Nf8>zp  
P>i%7:OMZA  
|4(~%| 8{  
 Ea6 &~"  
'3 33Ctxy  
 横向位置  =<}<Ny  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 ({s6eqMhDd  
−例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 A#8q2n270*  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 "_|oWn  
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 z~*g~RKS!  
 通过组件定位选项。 = ?D(g  
/ID3s`D)  
uhyj5u)  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 h4|i%,f  
dCyqvg6u  
H}hFFI)#Oo  
 单光栅分析 !RB)_7  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 r3E!dTDWq  
 系统内的光栅建模 /1N6X.Zb  
- 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 x8Loyt_C  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 M_v?9L  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 c 'uhK8|  
C%d_@*82  
}KUd7[s  
k.<]4iS  
5. 光栅级次通道选择 r{\1wt  
o[oM8o<  
L`f^y;Y.  
 方向 1"Z@Q`}  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 +#U|skl  
 衍射级次选择 Z4<L$i;/jN  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 -9N@$+T  
- 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 pl@O N"=[  
 备注 O[tvR:Nh  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 k@zy  
oSiMpQu08  
A.<H>=Z# O  
;g{qYj_  
6. 光栅的角度响应 O~j> ?  
Grs]d-xI  
8n1'x;  
 衍射特性的相关性 |*Z$E$k:  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 +uay(3m((  
- 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。 7Q\|=$2  
- 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) db'/`JeK b  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。  _zlqtO  
J+rCxn?;g  
F, U*yj  
l/;X?g5+  
示例#1:光栅物体的成像 %ZHP2j %~  
UOQEk22  
1. 摘要 %X#zj"  
f{SB1M   
YK|bXSA[  
^u 3V E  
^N8)]F,  
x.Q&$#  
&-(463  
2. 光栅配置与对准 Kw#so; e  
   O=u1u}CP?  
 >S$Z  
U,nEbKJgk  
GfM;saTz{  
l7&$}x -  
     ECv)v  
3. 光栅级次通道的选择 f~ }H  
ySI~{YVM  
>0Q|nCx  
   N0#JOu}~  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 % ,+leKs  
2^?:&1:  
1. 光栅配置和对准 >X*Mio8P#  
4CGPO c  
NcY608C  
re> rr4@  
&89 oO@5  
1S@vGq}  
2. 基底处理 {Zp\^/  
)BRKZQN  
6e7{Iy  
N!*_La=TuH  
3. 谐振波导光栅的角响应 Z@hD(MS(C  
zt^48~ry  
>E*$ E  
sXNb}gJ  
4. 谐振波导光栅的角响应 610D% F  
=]k {"?j  
bXS:x  
   p !s}=wI `  
示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 CKA;.sh  
 \>Efd  
1. 用于超短脉冲的光栅 1bGopi/  
EUIIr4]  
V2N_8)s9W  
3"F`ZJ]=  
ETB6f  
!ti6  
4b:s<$TZ  
2. 设计和建模流程 NH3cq  
&N3Y|2  
D-,L&R!`  
IgC}&  
3. 在不同的系统中光栅的交换 cV`E>w=D0  
-,["c9'3  
Mg^e3D1_  
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