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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。 G?)NDRM  
YAQ]2<H  
~VYZu=p  
$ OB2ZS"  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 XUc(7>k  
W5PNp%+KE  
 单光栅分析 w=H   
−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。 =+;l>mn?O  
−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。 #N9^C@  
W{:^P0l  
8Yc'4v#}  
 系统内的光栅建模 L"{qF<@V7&  
>uT,Z,7O  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 kKL'rT6z  
−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。 W6J%x[>Z  
KtTv0[66  
kqy d3Si>  
     s)C5u;3!  
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。 dJxdrs  
Tq{+9+  
3. 系统中的光栅对准 |`vwykhezO  
'0q.zzv|_  
NU[{ANbl  
 安装光栅堆栈 Wd "<u2  
−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)。 P t< JF  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 E| eEAa  
 堆栈方向 AB(WK9o  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 c IK  
HXV4E\JA  
8'XAZSd(  
&?X0;,5)  
w]L^)_'Th  
 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)。 "?9rJx$  
- 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 xb{G:v  
- 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。 iB4`w\-o  
"3Y(uN  
DR]=\HQ  
ZtHTl\z  
7p1f*N[X  
 横向位置 s1 mKz0q  
−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。 k7,   
−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。 by}C;eN  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 ($QQuM=  
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 |m{u]9  
 通过组件定位选项。 vq?Lej  
IQZ/8UwB  
suKr//_  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 )LC"rSNx%  
_43'W{%  
'#<4oW\]  
 单光栅分析 tKS'#y!R  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 s#Ayl]8r  
 系统内的光栅建模 \-?0ab3Z  
- 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。 `:b*#@  
- 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。 L(RI4d  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 c'|](vOd]  
WwDd62g  
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<n1panS  
5. 光栅级次通道选择 ^cDHC^Wm  
lcVZ 32MQ  
'G>$W+lT^  
 方向 IL>VH`D  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 k\76`!B  
 衍射级次选择 VW`SqUl  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 _DouVv>  
- 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。 B\54eTn  
 备注 %T6 sm  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ,>p1:pga  
)JrG`CvdU  
;kD UQw  
Lv&9s  
6. 光栅的角度响应 9Bao~(j/k  
Y_zMj`HE  
XCyU)[wY  
 衍射特性的相关性 xlcL;e&^P  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 zm!M'|~@7  
- 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。 zC,c9b  
- 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) oRZ98?Y\B  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 -e4TqzRr  
oGRd ;hsF  
d{J@A;d a  
X5pb9zRq  
示例#1:光栅物体的成像 5 ) q_Aro  
nIr:a|}[  
1. 摘要 h+R26lI1x  
)+Y"4?z~  
72CHyl`|l  
i E?yvtr8  
[ $5u:*  
xtBu]I)%  
 PI.Zd1r  
2. 光栅配置与对准 b:5-0uxjs  
   u69UUkG  
yJ/YK  
>4#: qIU  
D0Mxl?S?  
<Umr2Vw-  
     bvOnS0,y  
3. 光栅级次通道的选择 +MZI\>  
%:s+5*SKe  
: *XAQb0  
   _7z]zy@PC5  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 -2[#1S*  
_NB*+HVo  
1. 光栅配置和对准 78\j  
A`#?Bj   
boI&q>-6Re  
DcNp-X40I  
@j!(at4B  
le' Kp V  
2. 基底处理 80=LT-%#  
xG;;ykh.]  
J'ZC5Xr  
3%+!qm  
3. 谐振波导光栅的角响应 GM8Q#vc  
02tt.0go  
C1fd@6  
@t a:9wZ  
4. 谐振波导光栅的角响应 sv!zY= 6  
] s^7c  
a4.w2GR  
   gV-*z}`U  
示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 c~4Cpy^  
X 0iy  
1. 用于超短脉冲的光栅 _|4R^*/ 4  
B~^*@5#0|  
>|c?ZqW  
Ka6u*:/  
4#}aLP  
UOFb.FRP>  
%g:'6%26  
2. 设计和建模流程 {Ef.wlZ  
uJCp  
v$0|\)E)  
8^^ 1h  
3. 在不同的系统中光栅的交换 .;Mb4"7=  
h]h"-3  
Ufl\ uq3'H  
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