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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[hRw[ 0-g,C=L
L.15EXAB b]mRn{r? 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 "8Pxf= G#Z%jO-XN 单光栅分析 1z~;c| −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`w,$:, −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 2?ZHWS>U 7F3Hkvd[k
96vv85g 系统内的光栅建模 t9m:E quf,ZK5 −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Bw"L!sZ −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 uGJeQ 9XS+W
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]&VD$Z984r +:It1`A~] 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。 Np|iXwl1 /Os)4yH\ 3. 系统中的光栅对准 (7}v}3/ .4F(Y_c ^F`FB..:y 安装光栅堆栈 I_#)>%H −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)。 +U+c]Xgt −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 7z=Ss'O] 堆栈方向 pWps-e −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 c.&vWmLSGE 8c__ U<
V* fDvr0 ;'tsdsu} vD1jxk'fd 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)。 C(iA G - 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 :":W(O - 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。 PpU : 4;en J;"XRE[%5
=q[3/'2V$? H7#RL1qM& ":"M/v%F 横向位置 xvp{F9~qT −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。 V%ykHo −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。 $j{ynh)^ −光栅的横向位置可通过一下选项调节 !M^pL| 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 LC[,K 通过组件定位选项。 K]kL?-A#' x6,S#p
PU?kQZU~) 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 qg.[M* hUA3(!0) *i%!j/QDAP 单光栅分析 .# j)YG - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 1oX"}YY1 系统内的光栅建模 s o~p+] - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 {,s:vPoiA - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 b;m6m4i'f{ - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 &% M^:WT X dB#+"[
G0]q(.sOy S~Q7>oNm 5. 光栅级次通道选择 X[Y!=e4z HNU[W8mg8 IUc!nxF# 方向 L1rov - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 Nob(bD5SpE 衍射级次选择 R>gj"nB - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 3<JZt.| - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 1uXtBk6 备注 )[nzmL*w - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 YuPgsJ[m X% _~9'#%
tanuP@O C7+TnJ 6. 光栅的角度响应 '{:(4>& O=mGL :hJhEQH(9 衍射特性的相关性 ^@[[,1"K - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 })!n1kt - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 aL=VNZ!Pqc - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) }JlQQ - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 >Q+EqT /
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y/i"o-}}~| mup3ua]! 示例#1:光栅物体的成像 8sbS7*# 7d4RtdI 1. 摘要 jH:*x$@
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Y$Uvt_ Yhlk#>I )YnB6@=nyk !J2Lp mZM5aTQ3 2. 光栅配置与对准 d1E~H]X4 9Hc#[Ml
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s=" B2Orw8F 3. 光栅级次通道的选择 HQUL?URt c"QH-sE
E RMh% C MPGQ4v i& 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 r% B5@+{so )?TJ{'m 1. 光栅配置和对准 S3oU7*OZ c|O5Vp}
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p+ F%Mlid;1 j5/H#_. fi,=z 2. 基底处理 `zsKc 6% UHCx}LGe
f9\7v_ z1Ju;k(8 3. 谐振波导光栅的角响应 %
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f,uxoAS TLV)mCZ 4. 谐振波导光栅的角响应 XSD7~X/:
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0<Pe~i_= O42An$} 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 $YSOkyC? K8RloDjk_A 1. 用于超短脉冲的光栅 {Rz`)qqE TZ*ib~
C<7J5 X:!%"K%} +5HO T{wj |LjCtm)@+ }0!\%7-Q 2. 设计和建模流程 woR)E0'qx O;zW'*c+
nv8,O=#s }Jtaq[y\r 3. 在不同的系统中光栅的交换 oC?b]tzj 1ii.nt1u
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