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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。 w+Ve T@  
{#q']YDe`  
lhg3 }dW  
tB.;T0n  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 :0o $qz2  
&d`T~fl|  
 单光栅分析 CG'NC\x5  
−通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 "cjZ6^Hum  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 1?)iCe  
VlW#_.  
~ `2w ul  
 系统内的光栅建模 f uojf+i  
<'A>7M~h?*  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 :QgC Zq  
−这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 :1u>T3L.z  
'|^LNAx  
&_FNDJ>MCk  
     Z+ubc"MVb  
两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 >4TJH lB}8  
E%ea o$  
3. 系统中的光栅对准 bHlG(1uf  
Wu)ATs}  
hZnT`!iFE^  
 安装光栅堆栈 eux _tyC  
−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)。 992;~lBu  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 zO{$kT\r&  
 堆栈方向 q3Umqvl)oe  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 6h>8^l  
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<[C 9F1]Ya  
"FQh^+  
"M6a_rZ2W  
 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 g$VcT\X  
- 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  .Pq8C  
- 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。 b qB[ vPsI  
'R*gSqx~  
7UHqiA`L  
, >Y. !  
Qv8#{y@U  
 横向位置 W9 y8dw.  
−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。 A(_AOoA'  
−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。 3M{!yPlj  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 (Wr;:3i  
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 :{4G= UbAI  
 通过组件定位选项。 ]Oc :x  
`.a L>hf  
"b%hAdR  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 GG"0n{>0  
el!Bi>b9c!  
0vG}c5;F  
 单光栅分析 OfTcF_%  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 *p?b"{_a  
 系统内的光栅建模 ==x3|^0y  
- 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。 <6/XE@"   
- 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。 w GZ(bKyO  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 {%D "0*^  
w%S<N  
.u7d  
?3SlvKI}H`  
5. 光栅级次通道选择 qIjC-#a=m  
m?<8 ':  
=)M8>>l  
 方向 OpxVy _5,  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 2?t(%uf]  
 衍射级次选择 XyS#6D  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 6(9Ta'ywZ  
- 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。 6?*iIA$b  
 备注 3JW9G04.  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 8e\a_R*(|  
-Qnnzp$]  
Aog 3d\1$  
';aPoaO %  
6. 光栅的角度响应 EfDo%H^!j  
5[l3]HOO  
8YkP57Y%[Z  
 衍射特性的相关性 6}iIK,Om  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 %h|z)  
- 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。 K'?ab 0  
- 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) ccD+o$7LT  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 |<y[gj4`T/  
2IjqT L  
w41#? VC/  
.6O>P2m]a_  
示例#1:光栅物体的成像 @2$PU{dH  
v@>hjie  
1. 摘要 );))kYr  
AX'(xb,  
Dj!J 4uD  
oPa2GW8  
S\0"G*  
U^pe/11)H  
IR/0gP  
2. 光栅配置与对准 nWXI*%m5  
   gFDP:I/`  
|lJXI:G G  
=Rb,`%  
xmiF!R  
tm]75*?  
     [*}[W6 3v  
3. 光栅级次通道的选择 .\U+`>4av  
? 5B}ZMW  
9!9 Gpi  
   W!tP sPM  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 |{ 9"n<JW  
O)9T|, U  
1. 光栅配置和对准 5j ]}/Aq  
a S<JsB  
Z]SCIU @+  
HwU \[f  
=,T~F3pK  
=HoiQWQs`  
2. 基底处理 !5A nr  
vjXvjv{t  
3tr?-l[N\  
2o\\qEYg  
3. 谐振波导光栅的角响应 3I"&Qp%2  
J puW !I  
m%Ef]({I  
Pi8U}lG;  
4. 谐振波导光栅的角响应 !/jx4 w~R  
:=i0$k<E/  
8|d[45*q  
   j ^_ G  
示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 pM#:OlqC  
}*R" yp  
1. 用于超短脉冲的光栅 K/%aoTO}  
|_w*:NCV5  
3}h&/KN{  
_&dGo(B  
Zb9@U: \  
x&9 I2"  
;bAy 7  
2. 设计和建模流程 U3za}3  
^ 1J;SO|  
+ u)'  
^ MddfBwk  
3. 在不同的系统中光栅的交换 $~:hv7%  
qA"?5j32  
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