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infotek 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  
i pn-HUrE@  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 i%9vZ  
tLOGj?/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 #wR  
−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/Y v  
- 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$oI  
NCg("n,jx  
[attachment=120365] y3( ~8n  
p*W{*wZ_^  
5. 光栅级次通道选择 2. nT k   
O)^F z:  
#.u &2eyqQ  
 方向 d0T 8Cwc b  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 c k[uvH   
 衍射级次选择 WS&a9!3;  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 ,8DC9yM,  
- 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 bo/U5p  
 备注 KOR*y(*8  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 5n>zJ ~  
EQoK\.; G~  
[attachment=120366] ;ZJ. 7t'  
IV&5a]j  
6. 光栅的角度响应 Zah<e6L  
Z wKX$(n  
D+AkV|  
 衍射特性的相关性 s-6$C  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 ,I|^d.[2  
- 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 I RLAsb3  
- 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) xTG5VBv  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 %a8e_  
D|Tz{DRG  
[attachment=120367] KY2z)#/  
rLeQB p'  
示例#1:光栅物体的成像 DIYR8l}x  
l^tRy_T:-  
1. 摘要 T g(\7Kq  
E}zGY2Xx  
[attachment=120368] u=PLjrB~}  
.5SYN -@  
→ 查看完整应用使用案例 c;KMox/  
Wt5pK[JV  
2. 光栅配置与对准 owa&HW/_  
g9Dynm5  
[attachment=120369] "KCG']DF  
yz>S($u  
[attachment=120370] o=![+g  
[attachment=120371] asQ^33g z  
y'6lfThT  
3. 光栅级次通道的选择 w$]wd`N}  
}]1C=~lC  
[attachment=120372] V~8]ag4  
?]*"S{Cqv  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 +u |SX/C  
x*j eCD,  
1. 光栅配置和对准 `p)U6J  
1LSD,t|  
[attachment=120373] 1uyd+*/(xP  
:rk6Stn$z  
→ 查看完整应用使用案例 W3('1  
Bs '=YK$  
2. 基底处理 B$OV^iwxK  
h0x'QiCc  
[attachment=120374] QX a2qxTc  
/Aw@2 6  
3. 谐振波导光栅的角响应 < h|&7  
]l=CiG4!M  
[attachment=120375] bO('y@)X  
=~,2E;#X  
4. 谐振波导光栅的角响应 S%?%06$  
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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