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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。 +*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,$:,  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 2?ZH WS>U  
7F3Hkvd[k  
96vv85g  
 系统内的光栅建模 t9m: E  
quf,Z K5  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Bw"L!sZ  
−这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 uGJeQ  
9XS+W w7  
]&VD$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|i Xwl1  
/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  
;'ts dsu}  
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%y kHo  
−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。 $j{ynh)^  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 !M^pL|  
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 LC[, K  
 通过组件定位选项。 K]kL?-A#'  
x 6,S#p  
PU?kQZU~)  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 qg.[M*  
hUA3(!0)  
*i%!j/QDAP  
 单光栅分析 .#j)YG  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 1oX"}YY1  
 系统内的光栅建模 s o~p+]  
- 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 {,s:vPoiA  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 b;m6m4i'f{  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 &% M^:WT  
X dB#+"[  
G0]q(.sOy  
S~Q7>oNm  
5. 光栅级次通道选择 X[Y!=e4z  
HNU[W8mg8  
IUc!nxF#  
 方向 L1rov  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 Nob(bD5SpE  
 衍射级次选择 R>gj"nB  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 3<JZt.|  
- 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 1uXtBk6  
 备注 )[nzmL*w  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 YuPgsJ[m  
X% _~9'#%  
tanuP@O  
C 7+TnJ  
6. 光栅的角度响应 ' {:(4>&  
O=mGL  
:hJhEQH(9  
 衍射特性的相关性 ^@[[,1"K  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 })!n1kt  
- 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 aL=VNZ!Pqc  
- 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) }JlQQ  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 >Q+EqT  
/ m?Z!  
y/i"o-}}~|  
mup3ua]!  
示例#1:光栅物体的成像 8sbS7*#  
7d4R tdI  
1. 摘要 jH:*x$@ =  
cPS!%?}I  
Y$Uvt_  
Yhlk#>I  
)YnB6@=nyk  
!J2Lp  
mZM5aTQ3  
2. 光栅配置与对准 d1E~H]X4  
   9Hc#[Ml  
_t;w n7p  
m]DjIs*@%h  
1m ![;Pg3  
/5J! s="  
     B2Orw8F  
3. 光栅级次通道的选择 HQUL?URt  
c"QH-sE  
E RMh% C  
   MPGQ4vi&  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 r%B5@+{so  
)?TJ{'m  
1. 光栅配置和对准 S3oU7*OZ  
c|O5Vp}  
[yVU p+  
F%Mlid;1  
j5/H#_ .  
fi,=z  
2. 基底处理 `zsKc 6%  
UHCx}LGe  
f9\7v_  
z1Ju;k( 8  
3. 谐振波导光栅的角响应 % vP{C  
Ic r'l$PE  
f,uxoAS  
TLV)mCZ  
4. 谐振波导光栅的角响应 XSD7~X/:  
(h%wO  
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%}  
+5HOT{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.nt1 u  
xFvSQ`sp  
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