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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: 2023-09-20
    1. 摘要 'jA>P\@8  
    ,>Yl(=&  
    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。 D3(rD]c0{  
    DOB#PI [/  
    S(ky:  
    YW7Pimks  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Yj{-|2YzL  
    HE{JiAf  
     单光栅分析 {7Qj+e^  
    −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。 lK"m|Z  
    −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。 m4_ZGjmJM  
    Hpj7EaMZ_  
    |6o!]~&e$1  
     系统内的光栅建模 q445$ndCT  
    e$l*s/"0t  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 n]x%xnt  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 iY;>LJmp  
    DcRvZH  
    !e?2 x@J  
    ,vcd>"PK  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 KJYcP72P  
    Rc2JgV  
    3. 系统中的光栅对准 p?V@P6h  
    EN/r{Cm$B  
    epGC Ta  
     安装光栅堆栈 )N3XbbV  
    −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)。 Ux-i iH#s  
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 vJ9IDc|[  
     堆栈方向 q(\kCUy!  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 60--6n  
    .X\9vVJ  
    ^R h`XE  
    vX}#wDNP  
    36MNaQt'e  
     安装光栅堆栈 ,(;]8G-Yj  
    - 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)。 g@|2z  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 &j?+%Y1n@  
     堆栈方向 a98J_^n  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 FSD~Q&9&  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 bc]SY =  
    Y6RbRcJw  
    cq"#[y$r  
    U28frRa  
    ] XjL""EbC  
     横向位置 8 -YC#&  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 9?tG?b0  
    −例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 trz &]v=:  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 x(7Q5Uk\  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 cD ?'lB-  
     通过组件定位选项。 Dg}$;PK  
    3YD.Fjz$  
    [w{x+6uX'  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 cvVv-L<[S`  
    dLbSvK<(I  
    s<{) X$  
     单光栅分析 k!py*noy  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ~cul;bb#  
     系统内的光栅建模 $1Qcz,4B|  
    - 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。 Pos(`ys;  
    - 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。   bKt4  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 gX]ewbPDQ  
    8EY]<#PN  
    Ya;y@44  
    Z '~Ie~  
    5. 光栅级次通道选择 G=PX'dS  
    9`tSg!YOh  
    heScIe N^`  
     方向 [Om,Q<  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 e=`=7H4P  
     衍射级次选择 7O,!67+^~  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 ]Jo}F@\g  
    - 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。 &3 *#h  
     备注 =Q#d0Q  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 dy]ZS<Hz8G  
    @?*; -]#)  
    ,</Kn~b  
    HcM/  
    6. 光栅的角度响应 RT<HiVr`  
    0i(c XB  
    yof8LWXx  
     衍射特性的相关性 O!P7Wu  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 z) x.6  
    - 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。 nd }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) M9~6ry-_  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ]]P@*4!  
    $|t={s34  
    :,V&P_  
    PR7B Cxm  
    示例#1:光栅物体的成像 Muyi2F)j  
    KNjU!Z/4  
    1. 摘要 .Nk5W%7]=  
    L *cP8v4  
    Xi;<O&+  
    hdwF;  
    → 查看完整应用使用案例 uH)?`I\zrd  
    z9E*1B+  
    2. 光栅配置与对准 tLcw?aB  
    MzH'<`;BP  
    Z1_F)5pn  
    fr`Q 5!0  
    g(i8HU*{q  
    Q/0oe())  
    iK!FVKi}  
    3. 光栅级次通道的选择 \h?6/@3ob  
    $\q.Zb  
    -$$mrU  
    tX6_n%/L  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 b[J0+l\!"  
    10xza=a  
    1. 光栅配置和对准 u4$R ZTC  
    /D964VR1M\  
    @`ii3&W4  
    _bt9{@)  
    → 查看完整应用使用案例 w c  
    fL*+[v4  
    2. 基底处理 ]D4lZK>H  
    LTB rg[X  
    Q\>mg*79  
    {< EPm&q  
    3. 谐振波导光栅的角响应 2@IL  n+#  
    <s%Ft  
    }I1j#d0.  
    iCCe8nK  
    4. 谐振波导光栅的角响应 WNt':w^_  
    tEt46]{  
    nw_s :  
    .PV(MV  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 qOIVuzi*  
    7!wc'~;  
    1. 用于超短脉冲的光栅 8nWPt!U:  
    Fv$A%6;W  
    T8&eaAoo  
    Q @[gj:w  
    → 查看完整应用使用案例 zszmG^W{  
    }9glr]=  
    2. 设计和建模流程 jo3(\Bq  
    OMM5ALc(F  
    +TX4,"  
    KuW>^mF(I  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 |3 Iug  
    =:!>0~  
     
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