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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
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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。 .
W7ZpV −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。
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jJPe tJ qd 5. 光栅级次通道选择 :6T8\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 %Jb/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 0DQ\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 /jB0 CA8N 2. 设计和建模流程 zc4l{+3 6vL+qOd x
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+ I4RUXi 5 3. 在不同的系统中光栅的交换 K H&o`U(} o
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