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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。 U~8g_*  
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n|;Im&,  
_j3fAr(V  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Z}QB.$&  
{8OCXus3m  
 单光栅分析 Lv%x81]K  
−通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 wj+*E6o-n  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 v:U-6W_)|  
HV.t6@\};  
=Uh$&m  
 系统内的光栅建模 Jb(H %NJ  
g){<y~Mk  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 $?Wb}DU7_L  
−这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 l\mPHA23  
nlYNN/@"  
"fI6Cpc  
     grYe&(`X  
两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 r,udO,Yi=c  
6pzSp  
3. 系统中的光栅对准 uS-|wYE  
P'2Qen*  
99S ^f:t  
 安装光栅堆栈 :0ep( <|;  
−为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 IU[ [ H#  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 i$@:@&(~Y  
 堆栈方向 -%~4W?  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ZEQEx]Y  
H.c7Nle  
g*Phv|kI  
O}P`P'Y|'  
;r8X.>P*  
 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)。 gSgr6TH0  
- 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 ;,TFr}p`  
- 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。 "z c l|@  
yuVs YV@"  
?(PKeq6  
IcEdG(  
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 横向位置 d1*<Ll9K  
−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。 TV:9bn?r)  
−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。 #QPjk R|\  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 !W\+#ez  
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 SKtrtm  
 通过组件定位选项。 #ABCDi={zA  
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s.#`&Sd>  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 G)YcJv7  
L-Lvp%%  
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 单光栅分析 ==B6qX8T  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 5s XXM  
 系统内的光栅建模 0a7Ppntb@  
- 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。 No$3"4wk  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 pdMc}=K  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 : DNjhZ  
vIvIfE  
)_:NLo:  
6LZCgdS{  
5. 光栅级次通道选择 }qUX=s GG  
-4K5-|>O  
r^ XVB`v  
 方向 gr{ DWCK  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 ta0|^KAA  
 衍射级次选择 IgzQr >  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 E$e5^G9  
- 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。 xLE)/}y_7H  
 备注  \*da6Am  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 "7 yD0T)2  
7=uj2.J6  
N mG#   
q)GdD==  
6. 光栅的角度响应 8|^7ai[am  
MA\V[32H  
LD?sh"?b  
 衍射特性的相关性 "4Nt\WQ  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 pCDmXB  
- 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。 _{>vTBU4F  
- 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) 3q.q YX  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 K"6vXv4QO  
,6/V" kqIP  
qK+5NF|  
b>W %t  
示例#1:光栅物体的成像 sKWfX Cd  
s~>}a  
1. 摘要 B~mj 8l4  
wzA$'+Mb  
aXVFc5C\  
bcyzhK=  
y-k.U%  
VVZ'i.*_3?  
0b>h$OU/  
2. 光栅配置与对准 x2EUr,7  
   .`lCWeHN  
I]575\bA  
#WuBL_nZ~  
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0sqFF[i  
     }C:r 9? T  
3. 光栅级次通道的选择 ;gkM{={`p  
x:;kSh  
8}[).d160  
   XSDpRo  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 _#niyW+?~  
r$1Qf}J3=  
1. 光栅配置和对准 !VJoM,b8  
_-D{-Bu#  
<} .$l  
"[k3kAm  
+TJCLZ..  
2iOV/=+  
2. 基底处理 |=w@H]r  
uT{q9=w  
n]9$:aLZ  
/(cPfZZ  
3. 谐振波导光栅的角响应 pkzaNY/q  
zdYjF|  
?}0,o.  
O?2DQY?jT  
4. 谐振波导光栅的角响应 .3;;;K9a~]  
KHme&yMq  
Tx D#9]Q`  
   +2{Lh7Ks  
示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 vQCy\Gi   
Nc`L;CP  
1. 用于超短脉冲的光栅 /7kC<  
}OUtsh]y  
# ] QZ  
0;k# *#w  
cr3^6HB  
<YY14p  
u_enqC3  
2. 设计和建模流程 w>gYx(8b  
N)T}P\l  
p2eGm-Erq  
GJrG~T  
3. 在不同的系统中光栅的交换 aOp\91  
G[=c Ss,  
K-4PI+qQ\  
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