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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。 &t3Jv{  
BX3lP v  
hQ';{5IKvC  
 SFpQ#  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 [{cC  
N`1r;%5  
 单光栅分析 ])N%^Qe$U  
−通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 =x H~ww (D  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 :-Wv>V\t  
MZ~.(&  
,Rz }=j  
 系统内的光栅建模 Z %EQt  
Dl A Z"C  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 'C~9]Y].  
−这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 7zGMkl  
GAp!nix6h  
6?o>{e7n^  
     Tl3"PIb  
两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 VGZ6  
aYVDp{_  
3. 系统中的光栅对准 RIjM(P  
]>8)|]O6n  
)4uq iA6  
 安装光栅堆栈 9L"?wv  
−为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 .Dx2 ;lj  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 !<r8~A3!(  
 堆栈方向 -3vh!JMN  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ^:z7E1 ~  
V(..8}LlD  
=P]GPEz_  
@vAFfYU9<.  
oMc1:=EG  
 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 W ~NYU  
- 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向 4B$bj `h  
- 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。 P) 1 EA;  
) ,Npv3(  
kqf8=y  
@L8;VSI  
z2~87fv+  
 横向位置 j^ I!6j=ZX  
−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。 qZbHMTnT6  
−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。 [YE?OQ7#  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 5hz_P+Q  
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 0jTMZ<&zZ  
 通过组件定位选项。 a}yR p  
KPggDKS  
5/(sjMB  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 q+%!<]7X  
sam[s4@eQ  
!I7?  
 单光栅分析 }) 7K S?  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 61,O%lV  
 系统内的光栅建模 @_Sp3nWdu  
- 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。 E9R]sXf8  
- 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。 ^A#x<J+  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 8A4TAT4,  
BS.=  
\(bj(any  
yHOqzq56  
5. 光栅级次通道选择 dEET}s\  
4if\5P:j  
UR,?!rJ^B  
 方向 Z@oKz:U  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 JWWInuH  
 衍射级次选择 )Ga8`t"  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 u\3ZIb  
- 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。 UM\}aq=,  
 备注 xT=ySa$|>  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 KBj@V6Q  
l7~Pa0qD  
8<c' x]~  
D!me%;  
6. 光栅的角度响应 I4:rie\hjC  
%ET # z!  
k.Gl4 x  
 衍射特性的相关性 wPQ&Di*X}  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 nF|Oy0  
- 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。 UOJ*a1BM  
- 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) b~9`]+  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 /+29.1#|  
pU@YiwP"]x  
QH:>jmC{1h  
Iht'e8)gq  
示例#1:光栅物体的成像 J@gm@ jLc  
1q`k}KMy  
1. 摘要 SdSgn|S  
(gD Q\t@3-  
ph+M3q(z  
wA1Ey:q  
sX!3_ '-  
X&.:H~xS+  
<OIUyZS  
2. 光栅配置与对准 iel-<(~   
   _hWuAJ9Qy  
{dBB{.hX  
gY%OhYtF2  
 }Zt.*%  
jQ)L pjS1  
     )# p.`J  
3. 光栅级次通道的选择 |SxMN %M!  
F:S"gRKz  
3Qk/ Ll  
   dD o6fP2  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 N6WPTUQ1mF  
5 >'66gZ  
1. 光栅配置和对准 )O9fhj)  
~z&0qQ  
1*L^^% w  
tg3zXJ4k_  
pL8H8kn  
'!AT  
2. 基底处理 2G ZF/9}  
$,.3&zsy  
O/(3 87=U  
e~3]/BL  
3. 谐振波导光栅的角响应 40R"^*  
s:3aRQ%  
Qg[heND  
> CH  
4. 谐振波导光栅的角响应 1E8$% 6VV  
t?KUK>>w  
|y klT  
   RXUA!=e  
示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 v: giZxR  
akMJ4EF/  
1. 用于超短脉冲的光栅 4C6=77Jr  
' J2ewW5  
Y$>+U  
E1#H{)G  
33*^($bE&  
#]k0Z~Bl  
FMoJ"6Q  
2. 设计和建模流程 h>~jQ&\M  
Pb0)HlLq  
DE5d]3B  
s;anP0-O  
3. 在不同的系统中光栅的交换 =sxkrih  
UP}feN  
BO[+E' 2  
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