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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。 .CpO+z  
NZP,hAUK,  
x0GZ2*vfsb  
D*,H%xA  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 hDsORh!i  
RVnYe='  
 单光栅分析 h]P$L>  
−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。 T,>e\  
−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。 sAlgp2-  
k({8C`&tK/  
YfKty0  
 系统内的光栅建模 $0t %}DE  
v%[mt` I  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 t57b)5{FM  
−这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 (J*0/7 eX  
XU7bWafy  
V.1sZYA9  
     _jz=BRO$  
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。 -AQX-[B  
l?[DO?m+R  
3. 系统中的光栅对准 XQ8Imkc  
IIZsN*^  
lR!$+atW  
 安装光栅堆栈 2Oa-c|F  
−为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 i$bBN$<b<  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 y[rLk  
 堆栈方向 _T$\$v$ {  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 H"l'E9k.&p  
b.;W|$.  
GZo4uwG@a  
%*nZ,r  
.bGeZwvf:G  
 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 }d(6N&;"zN  
- 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向 VUb*,/hxa  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 cw\a,>]H  
pxj"<q`nw8  
X c^~|%+  
.w~USJ=X  
8Yh2K}  
 横向位置 T2{+fR v N  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 u+_#qk0NfK  
−例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 2OTpGl  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 ?H&p zY~H  
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 F`u~Jx8.*  
 通过组件定位选项。 %`'VXR?`h=  
&bRH(yF  
(Wn'.|^%  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 !MC W t  
q}jf&xUWzH  
X#yl8k_  
 单光栅分析 w3@ te\  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 & \m\QI  
 系统内的光栅建模 0CROq}  
- 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 sq_:U_tJ  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 ]Gr'Bt/  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ?HY0@XILI  
5h1j.t!  
FyEl@ }W  
mI# BQE`p6  
5. 光栅级次通道选择 5 Jhl4p}w  
|1D`v9  
Ogb_WO;)  
 方向 [H6>]&  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 kBzzi^cl  
 衍射级次选择 G\Me%{b#  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 1 .M?Hp9i  
- 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 v09f#t$;5  
 备注 UTPl7po5D  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 9\8""-  
&a`-NRU#  
9c6=[3)V  
1 f=L8Dr  
6. 光栅的角度响应 H2]I__t/u  
 51j  
g@Zc'g/XB  
 衍射特性的相关性 9YJb~tuZ73  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 `Ao: }  
- 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。 L6a8%%`  
- 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) L!5f*  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 g_=Q=y@,  
3X:F9x>y  
L8W3Tpi&(  
J0#% *B  
示例#1:光栅物体的成像 Q-"FmD-Yw  
_5zR!|\^  
1. 摘要 r (uM$R$o  
"rXGXQu  
c:0$ M w=  
BWs\'B  
% ;<FfS  
0^m02\Li  
/$n${M5!  
2. 光栅配置与对准 3t,SXI @  
   m[}$&i$(  
BjH(E'K[b  
G2Apm`/ y  
4Mprc~ 7vr  
gor6c3i  
     .C #}g  
3. 光栅级次通道的选择 t3M/ThIE  
Dihk8qJ/6  
WFkXz*7B  
   #U1soZ7  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 GB+G1w  
pK3cg|}  
1. 光栅配置和对准 6?_Uow}  
sLTf).xh  
p])km%zB(  
3]!(^N>V  
^I0SfZ'Y  
S2*:]pYf}  
2. 基底处理 rdK.*oT  
EU+sTe>  
{>z.y1  
u4S3NLG)  
3. 谐振波导光栅的角响应 %:??QD*  
sK\?i3<?  
+?c&Gazi  
PY^Yx$t9  
4. 谐振波导光栅的角响应 ?LZ)r^ger  
X)yTx8v4  
!{4p+peqJV  
   H P7Ec  
示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 g~cWBr%>  
v7ae^iU  
1. 用于超短脉冲的光栅 _ pJU~8  
6G( k{S  
v9<p@GY"\  
)QX9T  
0{j>u`  
`Q{kiy  
BjB2YO& /  
2. 设计和建模流程 DF|qNX  
9oaq%Sf  
5B51^"  
2/;KZ+U&  
3. 在不同的系统中光栅的交换 %o?fE4o'  
-<|E bh d3  
I($u L@$  
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