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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。 PR(KDwsT&l  
&gC)%*I 4  
k%-UW%  
Eg&Q,dH[  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 [AD%8 H  
'Cz]p~oF  
 单光栅分析 ^ yF Wvfh4  
−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。 1GLb^:~A  
−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。 wa&:86~l?  
[Q6$$z92Q  
Oq3t-omXS  
 系统内的光栅建模 ;F71f#iY  
6"rS?>W/mO  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 K&dc< 4DC  
−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。 _x`:Ne?  
yd45y}uS;F  
_$HCNFdh  
     KO}TCa  
两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 (f#{<^gd  
-wNhbV2  
3. 系统中的光栅对准 f_hG2Sk  
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P;&U3i  
 安装光栅堆栈 8jLO-^X<<  
−为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 z!~{3M  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 '$ G%HUn  
 堆栈方向 gKPqU@$*  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 uIJ zz4  
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3zM>2)T-  
!+Sd%2o  
?DNeL;6  
 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 IZ.b  
- 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向 N$Tzxs  
- 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。 ,qdZ6bv,]|  
j2n 4; m  
oOQ0f |MGp  
9!D c=  
. ve a[  
 横向位置 BT5~MYBl  
−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。 |B),N f|a  
−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。 oT}Sh4Wt.  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 zfGr1;  
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 )f%Q7  
 通过组件定位选项。 2&F  H8  
`M_w^&6+n  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 p!K]c D  
~~WX#Od*$  
7{=+Va5  
 单光栅分析 s! sG)AR.J  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 tZD^<Q7}\  
 系统内的光栅建模 SR9M:%dga  
- 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。 `{J(S'a`  
- 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。 l-[5Zl;"  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 xn7bb[g;  
TIP H#W:v  
v%Su#xq/  
[>kzQYT[  
5. 光栅级次通道选择 CH=k=)() ]  
i$'#7U  
DEKO] i  
 方向 O'W[/\A56M  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 %TQ5#{Y  
 衍射级次选择 lMXLd91  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 7!8R)m^1[  
- 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 TJ(vq]|&  
 备注 +r__>V,  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 RsP^T:M}$  
0 aiE0b9c  
Pill |4c<  
TbhsOf!  
6. 光栅的角度响应 M4}zRr([.5  
7C^W<SUo  
aw'o=/a8  
 衍射特性的相关性 xo(3<1mD  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 xy<)zKp  
- 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。 @LDu08lr  
- 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) ~2U5Wt  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 @)Sd3xw[  
-- |L?-2k,  
@?<1~/sfL  
>]l7AZ:,  
示例#1:光栅物体的成像 4B=@<( H  
o_%gFV[q  
1. 摘要 J k FZd  
x?-kt.M  
% KmhR2v  
KH76Vts  
>WW5;7$  
83YQ c  
[5jXYqD=vj  
2. 光栅配置与对准 }q[IhjD%  
   V']1j  
6ALUd^  
4>I;^LHn  
^>!~%Vv7!  
eWAgYe2  
     bjGQ04da  
3. 光栅级次通道的选择 Ewczq1%l:  
?$rH yI  
m^ [VM&%  
   3r,^is  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 3D"?|rd~  
g|V0[Hnq6  
1. 光栅配置和对准 .2:S0=xt<  
N"o+;yR  
v?(9ZY]  
8 n)3'ok  
gpzZs<ST  
*Wz\FixP0  
2. 基底处理 ?o6\>[O  
s~MCt|a  
?{*/VJl$  
wZ =*ejo  
3. 谐振波导光栅的角响应 14;lB.$p  
F {T\UX  
:\8&Th}Se  
n aB`@  
4. 谐振波导光栅的角响应 23=SXA!  
%oEvp{I  
(dVrGa54  
   _q dLA  
示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 # ^oF^!  
_Zs]za.#)|  
1. 用于超短脉冲的光栅 U/I+A|S[  
\H5{[ZUn  
T hLR<\  
PFnq:G^L  
s.G6?1VXlY  
v"a.%" oN8  
gR:21*&cz  
2. 设计和建模流程 oc3}L^aD  
z@n779i  
`OmYz{*r  
@:"GgkyDl#  
3. 在不同的系统中光栅的交换 2DbM48\E  
LQrm/)4bF5  
lKF<]25  
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