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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。 b|jdYJbol&  
e1ts/@V  
0se0AcrW  
=Y!x  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 qM}Uk3N0  
NX.%Rj*  
 单光栅分析 {<$ D|<S  
−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。 Lxz!>JO>  
−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。 vz$-KT4e^  
d+DdDr  
]$Ud`<Xnx  
 系统内的光栅建模 o\<m99Ub  
F9h'.{@d  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 v|~&I%S7  
−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。 ^hL?.xj  
=T7lv%u  
JzuU k  
     xwvg @  
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。 Yvmo%.oU  
XL=Y~7b  
3. 系统中的光栅对准 3QM;K^$  
Qk`ykTS!  
Hg[g{A_G[  
 安装光栅堆栈 R;yi58Be  
−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)。 .0ov>4,R  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 ,^Ug[pGG-  
 堆栈方向 4S9hz  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 M8Tj;ATr  
WC0gJy  
&>%R)?SZh  
q!fdiv`  
SK][UxoHm  
 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)。 [B0]%!hFw  
- 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 yLFZo"r  
- 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。 ^jph"a C  
,q_'l?Pn  
XEX ."y  
p*LG Y+  
-9D2aY_>  
 横向位置 N*mm[F2+F  
−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。 owR`Z`^h)  
−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。 . W7Z pV  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 \+9~\eeXb  
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 @Yzdq\FI  
 通过组件定位选项。 dx.,  
6_rgj{L  
n PAl8  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 k_,wa]ws$  
bY@ S[  
A vh"(j  
 单光栅分析 5u:{lcC.X  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 dGc<{sQzB  
 系统内的光栅建模 a ](Jc)  
- 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。 1J{1>r  
- 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。 {?+dVLa^;  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 v,eTDgw  
jIvSjlmI  
isF jJPe  
tJ qd  
5. 光栅级次通道选择 :6T 8\W  
@nNhW  
~ZxFL$<'3  
 方向 h=x{ 3P;B  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 P&g.%8b~84  
 衍射级次选择 U%PII>s'#  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 C@P4}X0,=  
- 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。 s7 K](T4  
 备注 s{Wj&.)M  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 hQFF%xl  
PV(TDb:0  
/c4@QbB  
g~/@`Z2Y  
6. 光栅的角度响应 +k?0C?/T;  
VV%Q "0 \  
rn8#nQ>QZ%  
 衍射特性的相关性 ,Oj 53w=  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 P;8D|u^\*  
- 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。 HLruZyN4  
- 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) 6 @X j  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 %~{G*%:  
OS{j5o  
_Pe,84Ro  
QPZ|C{Ce  
示例#1:光栅物体的成像 4UV6'X)V  
s9\HjK*+  
1. 摘要 IPTEOA<M[  
m|8ljXX  
$Y3mO ~  
%=G*{mK  
%J b/HWC[  
wMx# dP4W8  
dU<qFxW  
2. 光栅配置与对准 2<X.kM?N{B  
   ? 3'O  
H6Dw5vG"l  
p2)563#RS  
YB?5s`vr9d  
{wS)M  
     0D Q\akh  
3. 光栅级次通道的选择 0^G5 zQlj  
O)EA2`)E  
\[CPI`yQe  
   <5fb, @YN  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 'U|Tye i?  
,T<q"d7-#  
1. 光栅配置和对准 gOSFvH8FU  
D>>?8a  
1SY`V?cu  
jSKhWxL;'  
G Ch]5\  
J =j6rD  
2. 基底处理 5p]Cwj<u  
y<0RgG1qp  
6.(L8.jv  
\])-Bp ,  
3. 谐振波导光栅的角响应 f?[0I\V[$  
8gK  <xp  
WA1h|:Z  
ynQ+yW74Z  
4. 谐振波导光栅的角响应 y2=`NG=  
R{R'byre  
>dU.ic?19  
   #eZm)KFQg  
示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 L';b908r2  
R8(Bt73  
1. 用于超短脉冲的光栅 &'{?Y;A  
QY}1i .f  
a*GiLq  
^h^\kW'#  
.r4M]1Of  
/jB 0  
C A 8N  
2. 设计和建模流程 z c4l{+3  
6vL+qOdx  
Mb +  
I4RUXi 5  
3. 在不同的系统中光栅的交换 K H&o`U(}  
o / i W%  
Q}(D^rGP3  
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