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2025-10-15 08:08 |
光学系统中的光栅建模——实例讨论
1. 摘要 f"&Xr!b.h !F!3Q4 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。 >qT 'z$ _>bRv+RVR
n<V1|X 6&2LWaWMo$ 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 N
b3$4(F aw}+'(?8] 单光栅分析 #-u [$TA −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。 X`20f1c6q> −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。 e-D4'lu ipKG!
XKLF8~y8A 系统内的光栅建模 r!/0 j) ^>r^3C)_- −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 @eQld\h' −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。 O25mkX &y:CW>T$/X
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c>Z*/>~ 两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 4'At.<]jL <]#o*_aFP 3. 系统中的光栅对准 kP,7Li\
Q&+c.S Xm[Czd]% 安装光栅堆栈 r<FQX3 −为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 3&J&^O −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 _.f@Y`4d 堆栈方向 .98.G4J> −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 QAaF@Do +sn2Lw!^
G\mKCaI8 Z t`j\^4n 安装光栅堆栈 :J%'=_I&H - 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 <P pYl - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 [#X|+M&u6 堆栈方向 {"4<To]z - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 4I.1D2 1jA - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 k.>6nho`TV #J~Xv:LgD
}@*I+\W/ 104!!m FAd``9kRT 横向位置 7%op zdS# −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 Xv*}1PZH −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 a],h<wGEx −光栅的横向位置可通过一下选项调节 4zX=3iBt 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 {0fz9"|U 通过组件定位选项。 Uir*%*4: Xvq^1Y?
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 6mAB(X^+ }Qb';-+;d a.CF9m5]c 单光栅分析 4D GY6PS - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 m6eFXP1U 系统内的光栅建模 >.n;mk - 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 \{:%v#ZZ - 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 E0T&GR@. - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 #_{0Ndp2 hRRkFz/0&
k=ts&9\ =g >.X9lr 5. 光栅级次通道选择 **.:) T
G_bje v7L"` 方向 B( 8mH - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 })KJ60B 衍射级次选择 eQ$e*|}"m - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 0~qf-x - 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。 [7'#~[a~ 备注 #UBB
lE# - 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:P|ah ^Wif!u/HM
{>wI8 Hw\([j* 6. 光栅的角度响应 h4tC. i~k O+p]3u P@2tR5<R 衍射特性的相关性 ,GP!fsK - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 `b#/[3 - 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。 ax<g0=^R - 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) XpR.rq$] - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 aF,jJ}On a_Z.J3
"fRlEO[9 3aEt>x 示例#1:光栅物体的成像 =
vY]G5y `@4 2jG}* 1. 摘要 )!N2'Ld
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BO8%:/37[4 W8Ke1(ws& → 查看完整应用使用案例 yEE|e> RcY6V_Qx 2. 光栅配置与对准 (hpTJsZ NnJ>0|74g
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&W&7bZ$;
4aj[5fhb- r$b:1 C~ 3. 光栅级次通道的选择 `Mo~EHso. Hi9 G^Q
sqm%iyC=q 3m-edpH 示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 ~| X99?P o%kSR ]V| 1. 光栅配置和对准 ,2=UuW"K OU0xZ=G
Iu=pk@*O "U/NMGMj → 查看完整应用使用案例 H @3$1h&YS jD&}}:Dj 2. 基底处理 m
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rXHHD#\oF DI$mD{ 3. 谐振波导光栅的角响应 ?RrC~7~ M]8eW
hEdo,gF* !5g)3St 4. 谐振波导光栅的角响应 h=p-0 Mx . Gaw,1Ow!`2
2vk8+LA(6 n@yd{Rc 示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 hc@;}a\Y KweHY, 1. 用于超短脉冲的光栅 `Tm8TZd66 *aSR KY
%(O^as 45!`g+) → 查看完整应用使用案例 %n V@'3EI Wb}0-U{S' 2. 设计和建模流程 x.yb4i=Jq BZ'y}Zu*
!513rNO sN[@mAoH 3. 在不同的系统中光栅的交换 \:f}X?: Zj /H3,7
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