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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。 ;dQAV\  
^M[P-#X_  
'*!L!VJ  
l [%lE  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 `fS^ j-_M  
kso*}uh0  
 单光栅分析 3&*'6D Tg  
−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。 ^oeJKjJ  
−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。 ycX{NDGs  
o""~jc~  
G]*|H0j  
 系统内的光栅建模 bQQVj?8jp  
A6p`ma $L  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 kGHC]Fb)  
−这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 j[e,?!8;  
li/aN  
) Yj%#  
     'Q|c@t  
两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 N"c(e6  
u#jC#u^M  
3. 系统中的光栅对准 `9 [i79U  
geGeZ5+B  
`X -<$x  
 安装光栅堆栈 ~F[L4y!sL  
−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)。 Ijedo/  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。  MCnN^  
 堆栈方向 OhwF )p=  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 AHd-  
I>n g`  
!OE*z $\  
V4K'R2t  
}ug xN0  
 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)。 &/WAZs$2n  
- 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向 A3R#z]Ub  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 >*qQ+_  
PT]GJ<K/  
*g$i5!yM'  
`W5-.Tv  
(S9f/i ^  
 横向位置 W{Z^n(f4  
−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。 OO-k|\{ |  
−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。 nk@atK,38^  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 # c Fr   
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 o"q+,"QL  
 通过组件定位选项。 .C!vr@@]  
q7Es$zjX  
)K0i@hM(n  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 t;O1IMF  
FFcB54ALTf  
>l5u54^3K  
 单光栅分析  .i/m  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 npH?4S-8G  
 系统内的光栅建模 %SA!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。 wAF,H8 -DK  
- 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。 |jG~,{  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 0Y?H0  
QLo(i  
LU2waq}VA  
I:=dG[\h2  
5. 光栅级次通道选择 97`WMs  
pv# 2]v  
?<%=: Yh  
 方向 K-Mc6  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 H^AE|U*-G  
 衍射级次选择 Vfs $ VY2.  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 \3zj18(@8!  
- 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。 j^SZnMQf  
 备注 j8$Zv%Ca%  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 sC7/9</  
l-)B ivoi  
[EZYsOr.  
9F##F-%x  
6. 光栅的角度响应 -$-8W  
h*l&RR:i  
;hDa@3|]34  
 衍射特性的相关性 $yb@ Hhx>  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 d8x%SQ!V  
- 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。 M\2"gT-LV  
- 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) 0^l%j8/  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 I.jZ wW!r  
eN>0wd5{L  
R: Z_g !h  
eV!L^>>>  
示例#1:光栅物体的成像 9lzQ\}  
SN Y (*  
1. 摘要  xvm5   
?dq#e9  
$:bih4 @>  
\~DM   
\ v2H^j/  
([E]_Q  
/iQ(3F  
2. 光栅配置与对准 pbBoy+.>  
   $P {K2"Oc  
${r[!0|   
:%4imgY`  
I0 Ia6w9  
TwahR:T   
     dQ:cYNm  
3. 光栅级次通道的选择 `'4)q}bB  
N|Cs=-+  
oh-|'5+,;h  
   &xd.Qi2  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 rpV1y$n<F  
[0@`wZ  
1. 光栅配置和对准 \=e8%.#@J  
.zj0Jy8N  
WNX5iwm  
n! h7   
/DFV$+9  
O<*5$,K9  
2. 基底处理 WI[:-cv  
2W<n5o   
6ghx3_%w  
8*a), 3aK  
3. 谐振波导光栅的角响应  Lc2QXeo8  
1 Y/$,Oa5  
9<1F[SS<s9  
wa09$4>_w  
4. 谐振波导光栅的角响应 %&blJ6b  
"M H6fF  
zqySm) o]  
   '-PC7"o  
示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Snw3`|Y~<  
MXp3g@Cz  
1. 用于超短脉冲的光栅 [0;buVU.  
[AzO:A  
Z*! O:/B  
@tT-JwU  
wxQ>ifi9Z  
WrGK\Vw[  
I*|P@0  
2. 设计和建模流程 0BU=)Swku  
-apXI.  
Xq#Y*lKVD  
9(_{`2R8  
3. 在不同的系统中光栅的交换 v4vf }.L]  
!X^Ce)1K  
&Z("D7.G  
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