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2023-09-20 08:22 |
光学系统中的光栅建模——实例讨论
1. 摘要 VN6h:-&iY q;a"M7 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。 -i*{8t DdDwMq [attachment=120359] *gF8"0s *{[jO&&J 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Xy/lsaVskX 9jW/" 单光栅分析 MG6taOO! −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。 hDBVL" −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。 P(AcDG6K 3"afrA [attachment=120360] s[6y|{&ze 系统内的光栅建模 }\Kki Jd#g"a>zZ −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 #fdQ\)#q> −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。 ip.aM#
vU|=" # [attachment=120361] h2~b%|Pv =, kH(rp2 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。 )~@iM.}S2 4FLL*LCNX 3. 系统中的光栅对准 e+416
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v $7\Al$W\ Rf*cW&}% 安装光栅堆栈 JSO'. [N −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)。 q8 jI
y@ −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 sUl/9VKl 堆栈方向 =?9z6= −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 BuwJR
Ql. y*K]z [attachment=120362] j\SvfZ0" ;<^t)8E %#gHa 安装光栅堆栈 Km/#\$|} - 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)。 d^-sxl3} - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 x,LQA0 堆栈方向 )GgO=J:o - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 bSbUf%LKt - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 WBOebv )o51QgPy [attachment=120363] &v}c3wL] [*i6?5}- r*I u6 横向位置 6,J:sm\ −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。 h4N%(?7 −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。 svT1b'=\$I −光栅的横向位置可通过一下选项调节 IgxZ_2hO 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 fwWE`BB 通过组件定位选项。 ??MF8uv d]bM,`K* 6 [attachment=120364] `y%1K|Y= 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 @20~R/vh OsSGVk #Qh estDW1i) 单光栅分析 %+Az
X - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Zcq4?-& 系统内的光栅建模 v8PH(d2{@ - 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。 '5:P,1tWU - 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。 4pkTOQq_tQ - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 3jaY\(`%h S zqY@ [attachment=120365] ;R#:? r;t Z,x9 { 5. 光栅级次通道选择 Po+tk5}''5 |izf|*e orU++,S4Pm 方向 9[L@*7A`m - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 NEY
b-#v 衍射级次选择 wlY6h4c - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 $
2/T] - 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。 ,pc\
)HR 备注 JsA9Xdk` - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 #!h +K"wX hhZUE] [attachment=120366] $AI0NM *,Mg 6. 光栅的角度响应 0'{`"QD\IW W@:a3RJ @Z50S 8 衍射特性的相关性 RR8Z 9D; - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 KPT@I3P - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 Sn_zhQxG - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) 1|PmZPKq9n - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 OP-%t\sj> YflotlT} [attachment=120367] e>oE{_e OR\-%JX/5 示例#1:光栅物体的成像 rX8EXraO q|8p4X}/] 1. 摘要 qZ39TTQ*p -6()$cl}0 [attachment=120368] gUrb\X 7%(|)3"V → 查看完整应用使用案例 ]:Q7Gys O>![IH(L 2. 光栅配置与对准 CwV1~@{- SwDUg}M~ [attachment=120369] >QusXD"L> MKuy?mri~ [attachment=120370] .%@=,+nqz [attachment=120371] LqHeLN LX
%8a^?; 3. 光栅级次通道的选择 Qbc62 qFu! kRk=8^."By [attachment=120372] zn |=Q$81 \E'Nk$V3 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 J6!t"eB+ 3,K*r"= 1. 光栅配置和对准 3xW;qNj:!l ,H3C\.%w\ [attachment=120373] [xXml On! !(!BW9Zt+ → 查看完整应用使用案例 ,u}n!quA 4LU'E%vlC 2. 基底处理 ax0:v!,e mne^PSI: [attachment=120374] lA4Bq 4*UoTE-g$ 3. 谐振波导光栅的角响应 u1 uu_* X7sWu{n [attachment=120375] E(T6s^8 p6V`b'*> 4. 谐振波导光栅的角响应 Q#@gOn=W\ |Hbe]2"x> [attachment=120376] tUmI#.v HrA6wn\O 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ou44vKzS kWfNgu$xK 1. 用于超短脉冲的光栅 6e@
O88= V*l0|,9 [attachment=120377] S,5>g07-` {Izg1N → 查看完整应用使用案例 tR5zlm(} ;G.m;5A 2. 设计和建模流程 `8F%bc54iw FhB^E$r% [attachment=120378] r'hr'wZ #K7i<Bf 3. 在不同的系统中光栅的交换 " 7!K'i u[U~`*i*rA [attachment=120379]
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