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    [技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2022-10-19
    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。 *[k7KG2_U  
    f?[IwA`  
    UPA))Iv>  
    OiZPL"Q(K  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 j'I$F1>Te  
    c"v#d9  
     单光栅分析 ' w!o!_T6  
    −通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 ZoF\1C ^  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 =&< s*-l[  
    _ z#zF[%  
    AS'a'x>8>,  
     系统内的光栅建模 x/R|i%u-s  
    8it|yK.G@&  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 qJKD| =_  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 P10`X&  
    O\-cLI<h2  
    8S &`  
         mN!>BqvN  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 <$K%u?  
    zsc8Lw  
    3. 系统中的光栅对准 ;spuBA)[X  
    A !x" *  
    QB7E:g&7  
     安装光栅堆栈 m&EwX ^1-  
    −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)。 H'P1EZtq  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 S2@[F\|r  
     堆栈方向 l!EfvqWX  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 #swzZyM$  
    ke!)C[^7z  
    ubjuuha"  
    HJ:s)As  
    fr4#< 6,  
     安装光栅堆栈- 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 8m5&5)1F  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向 r*OSEzGUz  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 2X&~!%-  
    j]6 Z*AxQ  
    ![18+Q\  
    k:nr!Y<  
    r=~yUT  
     横向位置 D\jRF-z  
    −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。 *1$rg?yGf  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。  S`)KC-  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 O$V 6QJ  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 W7c(] tg.  
     通过组件定位选项。 F<M#T  
    qH: ` O%,  
    By]XD~gcP  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 fILINW{Yk)  
    ><mZOTn e;  
    NIY0f@1z-  
     单光栅分析 @0;9.jml,  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 8$io^n\i  
     系统内的光栅建模 mVcpYyD|k  
    - 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。 Xw(e@ :  
    - 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。 mqrP0/sN  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 V7G?i\>  
    >k,bHGj?  
    tx;MH5s/V  
    Cg?D<l4  
    5. 光栅级次通道选择 Mc#uWmc 7  
    y)X;g:w  
     ?}e8g  
     方向 M`*B/Fh 2  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 >0k7#q}O  
     衍射级次选择 )l[<3< @s  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 3ZGU?Z;R  
    - 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。 R rs?I,NV  
     备注 ZSuUmCm  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 8p,q9Ey  
    mk2T   
    \rY|l  
    *]nha1!S  
    6. 光栅的角度响应 0(VH8@h`O  
    `C%,Nj  
    %<6oKE  
     衍射特性的相关性 8xJdK'  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 [u;]J*  
    - 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。 IsxPm9P2<  
    - 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) {+r pMUs#  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 LyH8T'C~  
    bo '  
    *v)JX _  
    iJv4%|9  
    示例#1:光栅物体的成像 y44FejH(v  
    ywXerz7dUk  
    1. 摘要 S5*wUd*p#  
    B$1nq#@  
    .7++wo!,  
    nud,ag  
    Po'yr]pr  
    C18pK8-  
    _v{,vLH  
    2. 光栅配置与对准 ^N#kW-i  
       ;2q;RT`h  
    /6B!& b2f  
    HK) $ls  
    I~\j%zD  
    .\= GfF'  
         gRIRc4p  
    3. 光栅级次通道的选择 IzF7W?k  
    ;X<#y2`  
    Ck8`$x&t  
       h@=H7oV7k  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 zDeh#  
    E#JDbV1AC  
    1. 光栅配置和对准 !SEHDRp  
    .%_scNP  
    U~-Z`_@^-  
    Idop!b5!  
    1,=U^W.G  
    aF2 eGh  
    2. 基底处理 sJg-FVe2  
    y?GRxoCD"e  
    ^Crl~~Gk`  
     /s.sW l  
    3. 谐振波导光栅的角响应 dFD0l?0N  
    A<2_V1  
    $]|fjB#D  
    SoeL_#+^W  
    4. 谐振波导光栅的角响应 ke_Dd?  
    I$xfCu  
    P$S>=*`n U  
       dDbPM9]5  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 6 DqV1'  
    :]iV*zo_  
    1. 用于超短脉冲的光栅 #X'!wr|-  
    34_:.QK-  
    <^6|ZgR  
    = q9>~E{}  
    eyBLgJt8P  
    !q=ej^(S  
    K Art4+31  
    2. 设计和建模流程 cJj4qX F  
    3$[!BPLFO  
    9Slx.9f  
    b7Jk{x #u  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 5 BR9f3}  
    "& 'h\  
    ))V)]+  
     
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