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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。 wO N Qlt  
-ZJ:<  
Q"uu&JC  
\/zS@fz  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 l>q.BG  
t F( mD=[  
 单光栅分析 W0hLh<Go  
−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。 AlV2tffY^  
−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。 F@3,>~[%I  
2Z |kf9  
JOk`emle  
 系统内的光栅建模 =wc[ r?7  
$R4\jIew V  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 _95tgJy  
−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。 GV/FK{v5  
hG)lVo!L4j  
cMAfW3j: ;  
     Kz;VAH  
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。 qI:wm=  
HN%ZN}  
3. 系统中的光栅对准 =r8(9:F!  
un=)k;oh  
dRmTE  
 安装光栅堆栈 )vzT\dQ|  
−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)。 rKxk?}  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 zvWQ&?&o2  
 堆栈方向 V;=T~K|)>  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 I+SL0  
] 2'~e,"O  
M"V@>E\L  
n\4+xZr  
5+J/Qm8{bb  
 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)。 |@nXlZE  
- 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 @VAhmYz  
- 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。 |v&&%>A2  
`P~RG.HO  
dewu@  
]]4E)j8  
B~IOM  
 横向位置 XDF" ,N)  
−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。 zb(u?U  
−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。 }sZ]SE  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 M DpXth7  
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 KN=Orx7Gy  
 通过组件定位选项。 /~Iy1L#  
~ +Y;jA dU  
(;h\)B!o  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 *`W82V  
f&|SGD*  
f$L5=V  
 单光栅分析 w_ m  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 -eya$C  
 系统内的光栅建模 JkmL'Zk>:  
- 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。 ZO~N|s6B^  
- 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。 6lPGop]js]  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 E^!%m8--  
4ET P  
]iPdAwc.1  
-T>`PJpJuL  
5. 光栅级次通道选择 dxA=gL2  
wJ}8y4O!N  
V}*b^<2o 5  
 方向 .Qaqkb-Ty  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 "6ZatRUd  
 衍射级次选择 cX2b:  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 b4Z#]o  
- 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。 f%af.cR*  
 备注 "^\4xI  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ~I'h iV^-  
E5rNC/Ul$$  
g7F>o76M  
{974m` 5  
6. 光栅的角度响应 @"6BvGU2s  
@!-= :<h  
,^3D"Tky  
 衍射特性的相关性 Gr_I/+<  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 _Nd\Cm  
- 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。 607#d):Y  
- 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) w/R^Vwq  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 8=$@azG  
cNHN h[ C  
A;kB"Tx  
(Az^st/_  
示例#1:光栅物体的成像 OIN]u{S  
tqHXzmsjW  
1. 摘要  tW,<Pe  
7BC9cS(0w9  
<1"6`24  
P~~RK& +i  
YpiSH(70`  
!nu#r$K(  
Dv$xP)./  
2. 光栅配置与对准 Si;e_a  
   9J<KR #M  
pgI@[zp7  
NoMEe<  
?)9 6YX'  
8gZ5D  
     <-$4?}  
3. 光栅级次通道的选择 $XJe)  
4kx#=MLt  
R (6Jvub"I  
   #0weN%  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 xa K:@/  
|u03~L9G  
1. 光栅配置和对准 ;Eck7nRA)  
oI^iL\\2h  
fz:F*zT1  
ek.L(n,J|  
*rA!`e*  
^E5Xpza  
2. 基底处理 Z";o{@p  
iXBc ~S  
$?0<rvGJ  
_wm"v19  
3. 谐振波导光栅的角响应 ?L|@{RS{|  
*@n%K,$v  
!I:6L7HdwB  
!]W6i]p  
4. 谐振波导光栅的角响应 }Za[<t BWS  
z. 7 UfLV9  
X\M0Q%8  
   N!hp^V<7  
示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 7pkc*@t  
*#~3\{  
1. 用于超短脉冲的光栅 n}a# b%e  
Q5baY\"9^  
tk~7>S  
R9{6$djq\:  
x_#yH3kJ  
16x M?P  
>:8GU f*  
2. 设计和建模流程 }Vg &9HY  
c_%vD~6W-  
bD=_44I  
aMT&}3  
3. 在不同的系统中光栅的交换 Rg+V;C C~  
'j>Q7M7q{  
*pj&^W?  
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