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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 正序阅读 楼主  发表于: 2023-09-20
    1. 摘要 Z.am^Q^Y!  
    +0rMv  
    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。 &$?e D{  
    XKp.]c wP  
    Fq!12/Nn  
    xphw0Es  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 r(h&=&T6  
    \{AxDk{z#  
     单光栅分析 S~d_SU~>`  
    −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。 BF@(`D&>  
    −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。 f#_XR  
    (Z"QHfO'  
    (f#QETiV  
     系统内的光栅建模 /=w9bUj5v  
    >y mMQEX`  
    −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Rp4EB:*  
    −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。 A ${b]  
    >^LVj[.1  
    u*B.<GmN  
    @[u!  
    两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 +Mc kR  
    , mEFp_a+  
    3. 系统中的光栅对准 vCyvy^s-I  
    d af$`  
    !4GG q  
     安装光栅堆栈 Ja>UcE29  
    −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)。 T=35?   
    −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 &sR=N60n  
     堆栈方向 0@d)DLM?  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 !`q*{Ojx  
    &,4]XT  
    A`Q'I$fj  
    Xoyk 'T] -  
    oJe9H<  
     安装光栅堆栈 O( G|fs  
    - 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 :#0uy1h  
    - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 (mz5vzyw  
     堆栈方向 _+g5;S5  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 .CdaOWM7  
    - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 Oe4 l` =2  
    p.^mOkpt  
    Zs<}{`-  
    IG0$OtG  
    OLUQjvnU  
     横向位置 ?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。 *T"JO |  
    −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。 x7K   
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 s:lar4>kM  
     在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 F+,X%$A#?  
     通过组件定位选项。 []:;8fY  
    D.Rk{0se8  
    vK6YU9W~J  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 >Z?fX  
    4@OnMj{M  
    c[E{9wp v  
     单光栅分析 RR!(,j^M  
    - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 y ,isK  
     系统内的光栅建模 J01w\#62pQ  
    - 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。 } [}u5T`w>  
    - 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。 gS4zX>rqe  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ^6[KzE#*  
    *F*c  
    (rO_ Vfaa  
    S>}jsP:V  
    5. 光栅级次通道选择 !R;P"%PHV  
    \]GO*]CaV  
    \kcJF'JFA0  
     方向 <J-bDcp  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 `bu3S }m7  
     衍射级次选择 _6"vPN  
    - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 ~R/w~Kc!/A  
    - 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。 _H}y7  
     备注 sv\'XarM  
    - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 21D4O,yCe  
    Z l.}=  
    ~E-YXl9  
    a(Ka2;M4J  
    6. 光栅的角度响应 IK5FSN]s/  
    UgDai?b1  
    &[,g `S0  
     衍射特性的相关性 @Tb T  
    - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 9 \i;zpN\  
    - 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。 zy`4]w$Lj+  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) (q`Jef  
    - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ~r;da9  
    +*'  
    SjD,  
    FP<RoA? W  
    示例#1:光栅物体的成像 ms'&.u&<  
     {Uxa h  
    1. 摘要 ov: h4  
    LqIMU4Ex  
    c:I1XC  
    ^-{ 1]G:  
    → 查看完整应用使用案例 6 GX'&z  
    MuB8gSu  
    2. 光栅配置与对准 RrKAgw  
    #n%?}  
    58zs% +F  
    dVc;Tt  
    zOYkkQE3mJ  
    PbxuD*LQ.  
    .O @bX)  
    3. 光栅级次通道的选择 4 q}1  
    }l$M%Ps!a  
    qY\zZ  
    YS=|y}Q|7d  
    示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 q)gZo[]~  
    hY+3PNiI@  
    1. 光栅配置和对准 S`2MQL  
    Gp9 >R~$  
    heoOOP(#  
    !OWVOq8  
    → 查看完整应用使用案例 VOwt2&mZ  
    RtH[OZu(8  
    2. 基底处理 dvxD{UH  
    AbUU#C7  
    +JZ<9,4  
    z   
    3. 谐振波导光栅的角响应 V\ch0i 1  
    RK(uC-l  
    7p3 ;b"'  
    d|TRP,y  
    4. 谐振波导光栅的角响应 Ek _k_!  
    &=fBqod  
    Lv,~Mf1|  
    [?Y u3E\  
    示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 F`8A!|cIy  
    acB,u&  
    1. 用于超短脉冲的光栅 i_g="^  
    9F0B-aZ  
    KQi9qj  
    [UNfft=K3P  
    → 查看完整应用使用案例 mmY~V:,Kd  
    ~cSC-|$^&  
    2. 设计和建模流程 pW8pp?  
    !? ?Cxs'  
    Zm%}AzM  
    ~U*2h =]  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 8"wA8l.  
    FU!U{qDI  
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