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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 Uea2WJpX ~(tt.l# 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。 u\@Qze 37?X@@Z= [attachment=120359] q^^R|X1 CXz9bhn<4 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Z<AZO ^ d
{ P$}b 单光栅分析 WnOYU9;% −通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 Y^d#8^cP −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 u-jc8W`Zd _PC<Td>nm [attachment=120360] C{t}q*fG
5 系统内的光栅建模 {hf_Xro& Ny`SE\B+/ −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 iKaS7lWH −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 3rN}iSF^ \Jc}Hzug [attachment=120361] %cDTq&Q n|Y}M]u, 两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 K+L9cv4 |* RHvKWt 3. 系统中的光栅对准 iDgc$'%? `{yI|
Wf mrKIiaU<J 安装光栅堆栈
!P=L0A` −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)。 n++ak\ −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 8~.8"gQ 堆栈方向 >bhF{*t#;y −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 y9@j-m& [;-;{
*{G [attachment=120362] (+zU!9}I1 u9c^YC BM ~SA>$ 安装光栅堆栈 \oGU6h< - 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)。 9]G~i`QQ - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 E/1:4?1 S 堆栈方向 ;8e}X6YU - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 9MQwc - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 4pcIH5)z (&V*~OR [attachment=120363] S @!z'$& T(cpU,Q sUxEm}z 横向位置 s6;ZaU −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。 wF6a*b@v −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。 .p'McCV= −光栅的横向位置可通过一下选项调节 G(F=6L~; 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 -Fop<q\b 通过组件定位选项。 ^foCcO fv*
$=m [attachment=120364] rT4q x2 u 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 Lke!VS!P& bG.`> mpIR: Im 单光栅分析 7o*~zDh@fH - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ~ `{{Z& 系统内的光栅建模 XA69t2J~F - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 "1DlusmCCB - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 ?AI`,*^ - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 4~ nf~ }C=+Tn [attachment=120365] +j8-l-o KYg'=({x 5. 光栅级次通道选择
VIod6Vk AuB BSk8($ RO'b)J:j9 方向 [8WG - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 e>uq/|.! 衍射级次选择 Ycxv=Et - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 \y7\RV>>3b - 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。 >4=7t&h 备注 WE
/1h - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 DsHm,dZ IFF1wfC
[attachment=120366] cj#.Oaeq* @'J[T: e 6. 光栅的角度响应 b0N7[M1Xl 3JF" O+@ g- INhzMu 衍射特性的相关性 qUQP.4Z9 5 - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 vsB3n$2@u - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 Qgo|\= - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) GgvMd~ - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 9A\\2Zz6F k/Ao?R=@gI [attachment=120367] Ff[GR$m Fa X 3@Sd! 示例#1:光栅物体的成像 -e+im(2D= @Ps1. 1. 摘要 VY!A]S" `4qt mbj [attachment=120368] PiNf;b^9 ? y[i6yN9 → 查看完整应用使用案例 ng[LSB*57Y RAxp2uif 2. 光栅配置与对准 R\u5!M$:: pE G!j ~ [attachment=120369] *OY
Nx4 k xl(R|D)) [attachment=120370] z{U^j:A [attachment=120371] ;![rwra )u=a+T 3. 光栅级次通道的选择 <;!#+|L/ i%r+/D)KvG [attachment=120372] A] f^9F@ .DhB4v& 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 h,i=Y+1 R, UYwI 1. 光栅配置和对准 :-T[)Q+-3 ,GF(pCZzG [attachment=120373] TJ0;xn6o U~8, N[ → 查看完整应用使用案例 R'B-$:u ~HUO$*U4<
2. 基底处理 zi+NQOhR rJCu6 [attachment=120374]
VO,F[E~_ =n_>7@9l 3. 谐振波导光栅的角响应 (U|WP%IM' SA,+oq( [attachment=120375] ]P4?jKI B[7Fq[.mh 4. 谐振波导光栅的角响应 F%:o6mT .oe\wJ S6 [attachment=120376] <s (o?U ,+'VQa"] 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 /}3I:aJwb FND+Ok& 1. 用于超短脉冲的光栅 o?wEX% cnU()pd [attachment=120377] T2ZN=)xZ1 <e$%m(] → 查看完整应用使用案例 E*#5OT ,egbU(:l 2. 设计和建模流程 dPF*G$ F<Z13]| [attachment=120378] `_<O_ 8}|!p> 3. 在不同的系统中光栅的交换 D4U<Rn6N_5 zkHyx[L [attachment=120379]
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