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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 RS>;$O_(M  
[?vn>  
光栅是当前光学中最常用的衍射光学元件。如今已常用于复杂光学系统,与其他组件协同作用。因此,迫切需要对系统内部的光栅进行分析,从而评估系统的性能。我们将通过实例说明如何在VirtualLab Fusion对系统中的光栅建模。并将对光栅的对准、光栅级次通道设置以及光栅角度响应等问题进行讨论。  '9Hah  
>K2Md*[P3q  
[attachment=120359] A@kp` -  
qx$-% P  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 T7!"gJ  
]}~[2k.  
 单光栅分析 I-QaR  
−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。 $H9+>Z0(  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 Uo!#p'<w)p  
4nfpPN t  
[attachment=120360] &3Q!'pJJ  
 系统内的光栅建模 ;!JI$_ -\  
T w!]N%E  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 'n9<z)/,!  
−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。 kXmnLxhS/  
OKo39 A\fu  
[attachment=120361]  i,{'}B  
q\P"AlpC!  
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。 [84f[`!Ui  
b>B.3E\Pc  
3. 系统中的光栅对准 N6"b Ox J(  
_k0 X)N+li  
WW'8&:x  
 安装光栅堆栈 t(O{IUYM  
−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)。 oJcDs-!  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 V'XmMn)!  
 堆栈方向 8E m X  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 zHI_U\"8D  
y5d=r]_S:  
[attachment=120362] s&<6{AU(id  
U4J9b p|  
Q-3o k7  
 安装光栅堆栈 ? 1OZEzA!  
- 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)。 `aj;FrF  
- 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 Osb#<9{}  
 堆栈方向 4,8=0[eRG  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 )jM' x&Vg  
- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 As$:V<Z  
5J d7<AO_  
[attachment=120363] gWxpGW^eZ~  
,t`u3ykh  
7oPLO(0L  
 横向位置 C@{#OOa  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 LciSQ R!  
−例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 9] i$`y  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 ea"!:cL(g  
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 hJr cy!P<a  
 通过组件定位选项。 [^rT: %Z  
 Q.3oDq  
[attachment=120364] {u3eel  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 "pP5;*^f  
>k:BG{$Kae  
^ :%"Z&  
 单光栅分析 2~:jg1  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 PNm WZW*  
 系统内的光栅建模 X6+2~'*t  
- 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。 e(;1XqLM  
- 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。 ]}4{|& e  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 udRum7XW 3  
>C6wm^bl  
[attachment=120365] Ee&A5~  
 tCT-cs  
5. 光栅级次通道选择 Oeua<,]Z~  
tc go 'V  
<SiD m-=E  
 方向 =5NM =K  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 HK@LA3  
 衍射级次选择 q3+G  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 pEUbP,3M:  
- 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。 ' 0iXx   
 备注 #St=%!  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 s%tPGjMq  
$=>(7 =l_  
[attachment=120366] Y{].%xM5  
yY,O=yOjq  
6. 光栅的角度响应 UQGOCP_  
"CYh"4]@rD  
19 h7 M  
 衍射特性的相关性 b9M.p*!  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 owClnp9K  
- 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 _xgF?#  
- 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) +r7uIwi$@  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 gu+c7qe  
wRgh`Hc\}  
[attachment=120367] 7U#`^Q}  
s1,kTde  
示例#1:光栅物体的成像 y'(bp=Nq  
0qXkWGB  
1. 摘要 U#oe8(?#  
[@Hv,  
[attachment=120368] O.7Q* ^_  
1jdv<\U   
→ 查看完整应用使用案例 !!Tk'=t9"3  
28l",j)S  
2. 光栅配置与对准 ebk{p <  
3c5=>'^F  
[attachment=120369] x)6yWr[ri%  
r>+Hwj0>  
[attachment=120370] Jhbkp?Zli  
[attachment=120371] o'.6gZ gk  
{p -b,J9~a  
3. 光栅级次通道的选择 Q1qf'u  
jEBZ"Jvb  
[attachment=120372] E.v~<[g  
]JQk,<l5E  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 XAuB.)|  
A(y^1Nm  
1. 光栅配置和对准 @F_#d)+%>  
\XR%pC  
[attachment=120373] )i&9)_ro  
Tfc5R;Rw  
→ 查看完整应用使用案例 '>(R'g42n  
t5h]]TOz  
2. 基底处理 ;czMsHu0X  
_5Q?]-M  
[attachment=120374] X#mm Z;P  
ADRjCk}I  
3. 谐振波导光栅的角响应 8XwAKN:f  
D%cWw0Oq  
[attachment=120375] )5P*O5kQ -  
)AOD~T4s7  
4. 谐振波导光栅的角响应 x#"|Z&Dw0  
H<|I&nV  
[attachment=120376] }x4,a6^  
ZjLzS]\a  
示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 We3*WsX\  
W5*%n]s~  
1. 用于超短脉冲的光栅 ITh1|yP  
Y4`MgP8t  
[attachment=120377] "Iu[)O%  
ByeyUw  
→ 查看完整应用使用案例 Oy[1_qfP  
.EVy?-   
2. 设计和建模流程 >x)YdgJ*  
ZC3b9:tk  
[attachment=120378] (+>~6SE  
u8 14ZN}  
3. 在不同的系统中光栅的交换 !c:Q+:,H  
qVC_K/w 7  
[attachment=120379]
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