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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 1w=.vj<d8 .rK0C) 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。 57q= #tR:W?! [attachment=120359] W p)!G ipn-HUrE@ 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 i%9vZ tL OGj?/r 单光栅分析 eaFkDl −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。 `Xos]L'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。 T!H(Y4A 3wv@wqx [attachment=120360] ]pvHsiI: 系统内的光栅建模 {}$rN@OM$ G^ GIHdo −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 {P6Bfh7CZ −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)!XR/? H7'42J@ [attachment=120361] +S{m!j%B E,m|E]WP 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。 BHY-fb@R]H :=hL}(~] 3. 系统中的光栅对准 QG*hQh
o:#jvi84F j9k:!|(2' 安装光栅堆栈 :XY%@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)。 )(]rUJ~+~A −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 d7kE}{, 堆栈方向 QKP
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−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ,?yjsJd. J6CSu7Voa [attachment=120362] ?c?@j}=?yY W_wC"?A% iOZ9A~Ywy 安装光栅堆栈 l?)>"^ - 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)。 sR/Yv - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 n=-vOa% 堆栈方向 >l 0aME@-0 - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 7;p/S#P: - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 !ldEy#"X 2;sTSGDG [attachment=120363] U1:m=!S;x D N!V".m`J qVh?%c1.Y 横向位置 ,C6( −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。 S!A:/(^WB −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。 gN}$$vS −光栅的横向位置可通过一下选项调节 drAJ-ii 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 (.$$U3\ 通过组件定位选项。 Ei:m@}g sFZdj0tQ4 [attachment=120364] C5(XZscq 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 Ia%cc
L= R>"pJbS;L .*N,x(V 单光栅分析 6/cm TT$i - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 }N9PV/a 系统内的光栅建模 D% *ww'mt0 - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 _8$xsj4_ - 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。 $E[O}+L$# - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 }*J04o$oI NCg("n,jx [attachment=120365] y3(~8n p*W{*wZ_^ 5. 光栅级次通道选择 2.nT k O)^F z: #.u&2eyqQ 方向 d0T 8Cwcb - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 c
k[uvH
衍射级次选择 WS&a9!3; - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 ,8DC9yM, - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。
bo/U5p 备注 KOR*y(* 8 - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 5n>zJ
~ EQoK\.;
G~ [attachment=120366] ;ZJ. 7t' IV&5a]j 6. 光栅的角度响应 Zah<e6L Z wKX$(n D+AkV| 衍射特性的相关性 s-6$C - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 ,I|^d.[2 - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 IRLAsb3 - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) xTG5VBv - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 %a8e_ D|Tz{DRG [attachment=120367] KY2z)#/ rLeQBp' 示例#1:光栅物体的成像 DIYR8l}x l^tRy_T:- 1. 摘要 T
g(\7Kq E}zGY2Xx [attachment=120368] u=PLjrB~} .5SYN-@ → 查看完整应用使用案例 c;KMox/ Wt5pK[JV 2. 光栅配置与对准 owa&HW/_ g9Dynm5 [attachment=120369] "KCG']DF yz>S($u [attachment=120370] o=![+g [attachment=120371] asQ^33g z y'6l fThT 3. 光栅级次通道的选择 w$]wd`N} }] 1C=~lC [attachment=120372] V~8]ag4 ?]*"S{Cq v 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 +u |SX/C x*j
eCD, 1. 光栅配置和对准 `p)U6J 1LSD,t| [attachment=120373] 1uyd+*/(xP :rk6Stn$z → 查看完整应用使用案例 W3('1 Bs '=YK$ 2. 基底处理 B$OV^iwxK h0x'QiCc [attachment=120374] QXa2qxTc /Aw@26 3. 谐振波导光栅的角响应 <h|&7 ]l=CiG4!M [attachment=120375] bO('y@)X =~,2E;#X 4. 谐振波导光栅的角响应 S%?%06$ J`; 9Z [attachment=120376] RP 6<#tq, y(a>Y! dgU 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 EpT^r8I 5|}u25J 1. 用于超短脉冲的光栅 s[7/w[& Aj/EaIq [attachment=120377] l"h6e$dP Fo0s<YlS- → 查看完整应用使用案例 V<}chLd, -U7,~z 2. 设计和建模流程 Q7zpu/5? ym` 4v5w [attachment=120378] qx0F*EH| SpIiMu( 3. 在不同的系统中光栅的交换 6#:V3 ; BNO+-ob- [attachment=120379]
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