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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。 |`okIqp  
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J{Ay(  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 wiGwN  
D# $gdjZ  
 单光栅分析 4tC_W!?$t  
−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。 &Ch)SD  
−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。 9=o b:  
aE%VH ;?  
Z-<u?f8{*  
 系统内的光栅建模 `u}x:f !  
k|_2aQ02  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 bPOx~ CMh  
−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。 w* I+~o-  
@Dy.HQ~  
-hzza1DP  
     p3S c4  
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。 47RYpd  
+doT^&2u*  
3. 系统中的光栅对准 Chua>p!$g  
wI4;/w>  
k$c j|-<  
 安装光栅堆栈 e ?YbG.(E9  
−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)。 X2`>@GR/>  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 f+920/>!Z  
 堆栈方向 -b$OHFL  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 |z'?3?,~  
9X%Klm 5w  
 (2li:1j  
OGFKc#  
@NIypi$T  
 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)。 sV<4^n7  
- 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 Fjzk;o  
- 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。 @r?`:&m0  
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 横向位置 P1wRt5  
−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。 nrIL_  
−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。 {*U:Wm<  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 3\+p1f4  
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 hBhkb ~Oky  
 通过组件定位选项。 d mz3O(]$  
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JNaW> X$K  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 .@Uz/j?>  
V+24-QWh  
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 单光栅分析 Aa>gN  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 K]8wW;N4  
 系统内的光栅建模 'I]"=O,  
- 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 3.X0!M;x  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 P@YL.'KU)  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 v{n}%akc  
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ok[=1gA#h  
1fv~r@6s  
5. 光栅级次通道选择 ]?(F'&  
AJfi,rFPg  
Ki/5xK=s  
 方向 h(Ed%  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 k_<{j0z.  
 衍射级次选择 r)(BT:2m  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 *t{c}Y&@  
- 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 oxQID  
 备注 WG !t!1p  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 `?^w  
DXW?;|8)O  
^YJA\d@  
%8CT -mQ  
6. 光栅的角度响应 ^r*%BUU9]%  
6^O?p2xpo  
9jGuelwN  
 衍射特性的相关性 VhFRh,J(T  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 |8 2tw|<o  
- 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 FJ~_0E#L  
- 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) A}bHfn|  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ^>8]3@ Nh  
Q\#{2!I  
ef}E.Bl  
5A$az03y$\  
示例#1:光栅物体的成像 H! r Kz  
*rcuhw"^b#  
1. 摘要 8@yc}~8 *  
ClMtl59  
/~l/_Jct@G  
8o7]XZE=)  
e=o{Zo?H=  
>'-w %H/  
]~00=nXFM/  
2. 光栅配置与对准 j%Z{.>mJ  
   ?ey&Un"  
E`uaE=Mdq  
]Uu(OI<)  
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?3, 64[  
     )xvx6?Ah|  
3. 光栅级次通道的选择 .aismc`=  
8jjk?PUD8  
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   j&[.2PW\  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 Q;XHHk  
nKjeH@&#  
1. 光栅配置和对准 u@bOEcxK  
#i+P(xV  
<a+eF}*2  
< [S1_2b.t  
N=Uc=I7C  
-':"6\W  
2. 基底处理 5G'&9{oB  
Jn<e"  
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]~\SR0  
3. 谐振波导光栅的角响应 -?aw^du  
uZ/7t(fy  
loeLj4""  
t?9 ;cS4  
4. 谐振波导光栅的角响应 BK(pJNBh  
DO1 JPeIi  
qX p,d  
   y '_V/w s  
示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Q.9Ph ~  
+e0dV_T_>  
1. 用于超短脉冲的光栅 5:l*Ib:s7  
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KkdG.c'  
''(fH$pY  
vn0cKz@  
us\%BxxI9  
2. 设计和建模流程 ZSF=  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 nE]~E xr  
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