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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 C0
/g1;p( '`XX
"_k3 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。 '6xQT-sUih u\LFlX0sO [attachment=120359] #L{OV)a< @*Wh 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 z 6?)3' ^H2-RBE# 单光栅分析 \yd
s5g!: −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。 f"9q^ −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。 KTn}w:+B\ }*ZHgf]~# [attachment=120360] fVt9X*xKS 系统内的光栅建模 kIGbG;"_ $P(v{W) −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 (q4),y<:[ −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 pDh{Z g6t i2sN3it [attachment=120361] AjT%]9
V? xZQg'IT 两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 awOd_![c' e#Z$o($t 3. 系统中的光栅对准 @*qz(h]\ 't_[dSO kH4Ai3#g 安装光栅堆栈 Q"t<3-" −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)。 z j/!In −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 $zyIuJN# 堆栈方向 cFJ-Mkll −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 8:#rA*Y rN%F)
q# [attachment=120362] rDQ!zlg>l ,Vh{gm1 )*Q-.Je/U 安装光栅堆栈 |{@8m9JR - 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)。 KGWyJ - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 FI<q@HF 堆栈方向 BWM YpZom - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 {O,{c\ - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 }j^\(2 .{=$!8|&I9 [attachment=120363] e+j)~RBnu3 >A<bBK# .%^]9/4 横向位置 K"0PTWt −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 L9@&2?k −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 EM/@T} −光栅的横向位置可通过一下选项调节 Ai/b\:V9S 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 "d$m@c 通过组件定位选项。 E-{^E. w1 -CR?<A4mud [attachment=120364] 8?i7U<CB 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 S_T1y !Mu|mz= z9p05NFH 单光栅分析 )6w}<W*1E - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Ezi-VGjr]
系统内的光栅建模 q-rB2 - 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。 mCWhUBghR - 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。 "n: %E - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 RiTa \ `c69?/5 [attachment=120365] yY&3p1AxW] sU!6 hk 5. 光栅级次通道选择 C-?%uF 9Li%KOY 1$2D O 方向 m "M("% - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 eXkujjSw" 衍射级次选择 8NU`^L:1 - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 +R\vgE68 - 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 >rP#ukr5 备注 b-Z4
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G - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 &tZG
@ oP2fX_v1x [attachment=120366] ] )"u+ %&Fk4Z}M 6. 光栅的角度响应 "&/]@)TPz GCttXAto "ywh9cp 衍射特性的相关性 SR8qt z/V - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 S8l1"/?aHE - 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 F*Z=<]<+ - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) 6SC,;p= - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 [<,~3oRu Y9=(zOqv [attachment=120367] P1U*g! rFZrYm 示例#1:光栅物体的成像 k;EPpr-{ J j=; 1. 摘要 O Lc}_ )%X;^(zKM [attachment=120368] oR~e#<$; s3 ;DG → 查看完整应用使用案例 @<@SMK) /R
LI,.% 2. 光栅配置与对准 |T4kqW{ $LHa?3 [attachment=120369] <X_!x_x Fa epDjY8 [attachment=120370] '&FjW-`"
G [attachment=120371] n q19Q) GI7=xh 3. 光栅级次通道的选择 Q*YYTmZ \#rO!z
d [attachment=120372] zD)pF1,7:8 ,WQ^tI=O 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 SMf+qiM-E 5y}
v{Ijt 1. 光栅配置和对准 -.<k~71 \]Dt4o*yZ [attachment=120373] RkuuogZ -/D|]qqHm → 查看完整应用使用案例 (9 gOtJ }#v{`Sn%^C 2. 基底处理 W"Jn(:& }sxn72, [attachment=120374] kL S(w??T e#/kNHl 3. 谐振波导光栅的角响应 xAwf49N~ ;$BdP7i: [attachment=120375] ]bgY6@M }E}8_8T6 4. 谐振波导光栅的角响应 &*&?0ov^" "Jy~PcJZ1 [attachment=120376] x3e]d$ (shK 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 &s)0z)mR8& [ut#:1h^ 1. 用于超短脉冲的光栅 |c2v%'J2G Gy@7Xf [attachment=120377] ^*^/]vM *o' 4,+=am → 查看完整应用使用案例 cgj.e \m@Y WO?L 2. 设计和建模流程 l
SkEuN 4S
L_-Hm. [attachment=120378] WjM>kWv /.=r>a}l 3. 在不同的系统中光栅的交换 Y'Z+, CNf sFb4` [attachment=120379]
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