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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 my(2;IJ#{ /)YNs7gR 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。 /sx@$cvW \hTm)-FP [attachment=120359] *Fy2BZH%Q %Qmn-uZ 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 z06r6 kjIAep0rT 单光栅分析 9]k @Q_ −通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 v[
.cd*b −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 i+A3~w5c =$u!
59_dE [attachment=120360] 9+j0q% 系统内的光栅建模 <^VJy5> gqZ'$7So −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 v:IpMU-+\ −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 &*##bA"!B Vx$ \hcG [attachment=120361] xcd#& '=39+*6? 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。 `ZU($!( .CL[_;} 3. 系统中的光栅对准 =O&%c%~q {+] [5<q .!Oo|m`V@ 安装光栅堆栈 vmU@^2JSJ −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 m,VOx7%n −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 {&cJDqz5= 堆栈方向 =b%MXT −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Yrb{ByO& M||+qd W! [attachment=120362] VrHv)lUr >tYm+coS /z4$gb7Y 安装光栅堆栈 Jb0`42 - 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)。 r)lEofX,g+ - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 ? E1<!~ 堆栈方向 -z-C*%~ - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 0@[$lv;OS - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 6^V=?~a&z xqeyD* s [attachment=120363] ^UciW IshKH- ~Y `ldL 横向位置 y0Fb_"} −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 sQ=]NF)\ −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 l}a)ZeR1 −光栅的横向位置可通过一下选项调节
-?H#LUk 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 44gPCW,u 通过组件定位选项。 P9GN}GN%v 9%k2'iV7 [attachment=120364] RM]\+BK 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 9eGyyZg o15-ZzE- J28M@cn 单光栅分析 QCD.YFM - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 #pT"BSz] 系统内的光栅建模 c'^?/$H| - 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。 l>2E (Y| - 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。 _64A(U - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 xmNB29# }QN1|mP2 [attachment=120365] bZ?v-fn\D, @GPCwE1 5. 光栅级次通道选择 c-x,fS"&W HD@$t)mn TcyNIx 方向 XtXEB<4Z - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 yd^{tQi 衍射级次选择 m.JBOq= - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 J &o|QG - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 }'5MK 备注 4qphA9i1 - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 xj<Rp|7& 4{}FL [attachment=120366] % "kPvI3Y aKV$pC<[o 6. 光栅的角度响应 Bz_^~b7 _A M*@|p, r [9x 衍射特性的相关性 &X`C%h - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 z
F_M*8= - 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。 5 z~1Dw - 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) Bp*K]3_ - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 2`AY~i9 0v6)t.]s [attachment=120367] u~r=)His b
IH; 示例#1:光栅物体的成像 ~<P
0]ju )}''L{k- 1. 摘要 NO2XA\ *w$W2I>b7 [attachment=120368] (ScxLf=] 9TU88] → 查看完整应用使用案例 n?oW < & E0BMv/r8b 2. 光栅配置与对准 JBD7h5|Lc _geWE0
E [attachment=120369] A]y`7jJ 'QG xd!4 [attachment=120370] 9lTv
[attachment=120371] osciZ'~ *xc_k"\ 3. 光栅级次通道的选择
*aX F5S ylUb9KusOx [attachment=120372] {qDSPo VJ84?b{c
W 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 h-g+g#* <3(LWxw 1. 光栅配置和对准 +_7*iJtD5 "lQ*1.i [attachment=120373] |o,YCzy|5 z_g~ → 查看完整应用使用案例 @)IjNplYkw -T!f,g3vW 2. 基底处理 6~OoFm5 o-;E>N7t [attachment=120374] 6L:x^bM m 2-Sx 3. 谐振波导光栅的角响应 xE1 eT, <DpevoF [attachment=120375] (VS5V31" L%">iQOG# 4. 谐振波导光栅的角响应 d^/3('H6 so^lb?g [attachment=120376] ,?PTcQF B!
rTD5a 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 H/,gro R{RwTN< 1. 用于超短脉冲的光栅 ;V@WtZv ]d55m /( [attachment=120377] ~7Y+2FZ (
Wa → 查看完整应用使用案例 6\L0mcXR!
_a_7,bk5 2. 设计和建模流程 0YaA ` Yv
hA_v [attachment=120378] ,_|]Ufr!a nJbtS#`G4 3. 在不同的系统中光栅的交换 r/& sub"X uC.K<jD% [attachment=120379]
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