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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。 hX,RuI  
TUGD!b{  
?t}s3P!Q3w  
7C Sn79E  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 C_ ;nlG6  
!:xE X~  
 单光栅分析 O.Te"=^"F  
−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。 g"!cO^GkT  
−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。 TXd6o=  
E>#@ H  
ZLVgK@l  
 系统内的光栅建模 1H%p|'FKA  
,[N(XstI  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Z9h4 pd  
−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。 u"T9w]Z\  
?&qQOM~b-\  
fhdqes])  
     {&Rz>JK  
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。 K}n.k[Do  
a_\7Ho$^  
3. 系统中的光栅对准 2ZbSdaM=  
'9qyf<MlY  
3DCR n :  
 安装光栅堆栈 GaJE(N  
−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)。 7On.y*  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 :|&6x!  
 堆栈方向 | "b|Q  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 g@t..xJ,  
 MkdC*|  
< )_#6)z:  
fQ.S ,lMe  
l  ~xXy<  
 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)。 U0|bKU  
- 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 2t0VbAO 1{  
- 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。 yI!W658$6  
Jv%)UR.]  
Uw5&.aqn.b  
^?q(fK%  
W?N+7_%'  
 横向位置 *Br }U  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 s/3sOb}sA  
−例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 SN7_^F  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 xudZ7   
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 ^[+2P?^K  
 通过组件定位选项。 %k"hzjXAw  
KB~`3Wj|Z  
ZOppec1D  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 T gLr4Ex  
8MU7|9 Q  
"*c&[ALw  
 单光栅分析 7bVKH[  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 juu"V]Q 1  
 系统内的光栅建模 ;_ 1Rk&o!  
- 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 V sL*&Fk  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 /7a3*a  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 m<;MOS  
uzp\<\d-t  
=:TQ_>$Nc2  
f*m^x7  
5. 光栅级次通道选择 n"~K",~P  
{)kL7>u]^V  
jrm^n_6};  
 方向 Xp6Z<Z&N  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 .7Pp'-hK  
 衍射级次选择 A-^B ?E  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 |llmq'Q  
- 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。 AXo)(\  
 备注 HR  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 hPKutx  
:4\_upRE  
Tjj27+y*\  
l{kacfk#  
6. 光栅的角度响应 a94 nB  
d(5j#?  
,6A/| K-  
 衍射特性的相关性 %u Dd#+{  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 OaByfo<S  
- 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。 IpKI6[2{`f  
- 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) %yR 80mn8  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 # ?u bvSdU  
_JKz5hSl  
vMJC  
F=UW[zy/[  
示例#1:光栅物体的成像 )R@Y$*fm  
"/hLZl  
1. 摘要 1bCS4fs^>  
\x_$Pu  
v=IcVHuf  
(tg+C\ S.  
;~}!P7z  
m .En!~t  
u^L_X A  
2. 光栅配置与对准 H_l>L9/\  
   pQm-Hr78j  
Ds8x9v)^  
D]V&1n  
)9!J $q  
a7]Z_Gk  
     Vl:M6d1  
3. 光栅级次通道的选择 NL"w#kTc()  
H .sfM   
woU3WS0  
   z2dW)_fU$  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 Q0""wR q'  
EOGz;:b&  
1. 光栅配置和对准 .n}k,da@(  
oIKuo~  
(j}edRUnB  
d^|r#"o[  
DH4|lb}  
m&Y?]nbq  
2. 基底处理 d5=yAn-+=  
Z1DF)  
/ DS T|2  
c{/KkmI  
3. 谐振波导光栅的角响应 S|B S;VY  
+AOpB L'  
T"Nnl(cO_  
5=.mg6:  
4. 谐振波导光栅的角响应 M[&p[P@  
Wp= &nh  
wq#'o9s,  
   ;BEX|w xn  
示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 < 'r<MA<  
jTok1k  
1. 用于超短脉冲的光栅 p/jAr+XM  
RSF@Oo{  
o@|kq1m8  
*18J$  
EJ Ta~  
fH_Xm :%  
7+J<N@.d  
2. 设计和建模流程 .@f )#2  
S)A;!}RK6  
?D=%k8)Y  
V5d|Lpm  
3. 在不同的系统中光栅的交换 JU-eoB}m  
Hd~fSXFl  
G#z9=NF~V  
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