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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。 PC255  
]^wr+9zd  
Jwj=a1I 53  
PMbq5  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 [%6)  
xf7YIhL^*  
 单光栅分析 #J5_z#-Q;  
−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。 {LA?v& b'  
−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。 3PLA*n+%  
?D9iCP~~  
PX23M|$!  
 系统内的光栅建模  Q3bU"f  
'+iLW~   
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 |) &d9|]  
−这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 N|"kuRN#  
@6R6.i5d  
suWO:]FR  
     _):@C:6  
两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 *$;Zk!sEF  
} C/+zF6q  
3. 系统中的光栅对准 &~B8~U4%  
+`mI\+y,  
`]4(Z"R  
 安装光栅堆栈 9FNsW$b?  
−为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 g6.I~o Q j  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 &AeNrtGu  
 堆栈方向 #k>A,  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 &e*@:5Z:k  
;+o6"ky5  
# SJJ@SM  
^liW*F"UY  
(=1zMZ o  
 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 )xz_ }6b]  
- 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向 DNqC*IvuzM  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 kj4=Q\Rfm  
LIz'hfS!  
\K%M.>]vq  
N6+^}2' *)  
#D{Eq8dp  
 横向位置 /S~ =qodS  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 FK-q-PKO#.  
−例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 ,BGUIu6  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 ){eQ.yW  
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 BOy&3.h5?  
 通过组件定位选项。 4qsxlN>4O  
g$hEVT  
rb'mFqg*u  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 DYgB_Iak  
! jDopE0L  
w?N>3`Jnf  
 单光栅分析 d`5AQfL&  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 +IjBeQ?  
 系统内的光栅建模 P-8QXDdr  
- 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。 1_c%p#?K  
- 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。 4Xt`L"f  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 alNn(0MG  
3qH1\  
B J I N  
gLZJQubz 6  
5. 光栅级次通道选择 "f~OC<GdYs  
\\Q){\S  
}?+tX<j  
 方向 F :Ps>  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 L8 NZU*"  
 衍射级次选择 7kT X  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 UM]3MS:[  
- 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。 5gC> j(  
 备注 hJk:&!M=T  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 [EZ=tk  
tw\1&*:  
R>;&4Sjr  
g4+Hq *  
6. 光栅的角度响应 V U5</si+  
J}#2Wy^{  
Iij$ce`nx  
 衍射特性的相关性 r{S DJa  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 rw gj]  
- 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。 [*0M$4  
- 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) IJDbm}:/e  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 <$25kb R5K  
hH%fWB2(  
fy|I3  
,\#s_N 7  
示例#1:光栅物体的成像 oK4xRv8Hd  
$MfRw  
1. 摘要 BD86t[${W  
({!H ()  
.P?n<n#  
49}WJC7 )  
]?oJxW.  
I Xm[c@5l  
oj)(.X<8N  
2. 光栅配置与对准 N`N?1!fM<}  
   3#>%_@<  
$\~cWpv  
R(cg`8  
MEp{&#v|1  
e+4Eiv  
     Y"yrc0'&T  
3. 光栅级次通道的选择 8Djki]  
D<<q5gG  
{9x>@p/  
   T0)bnjm  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 'RzO`-dr  
iDhC_F|  
1. 光栅配置和对准 rX>b R/  
yx:+Xy*N  
zDbO~.d  
#:/27  
#Er"i  
8c_X`0jy  
2. 基底处理 3G2iRr.o  
;$gV$KB:xA  
i1m>|[@k  
dG]B-(WTC  
3. 谐振波导光栅的角响应 H270)Cwn+  
T:H~Y+qnt  
EN":}!E:  
d%epM5  
4. 谐振波导光栅的角响应 o76!7  
=NI?Jk*iAq  
bqp^\yu-E  
   t,*1=S5  
示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 n00J21  
0( A  ?&  
1. 用于超短脉冲的光栅 yG7H>LF?8  
">eled)O  
"19#{yX4  
KRcB_(  
/`DKX }  
cL;%2TMk  
X#ud5h  
2. 设计和建模流程 ]7yxXg  
l}/&6hI+d  
BnGoB`n  
CV\y60n  
3. 在不同的系统中光栅的交换 O"\_%=X9  
jWi~Q o+  
H^@Hco>|  
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