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2021-05-20 09:37 |
光学系统中的光栅建模——实例讨论
1. 摘要 -=,%9r x;"! 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。 -]"=b\Q [q]"_4L0;d
l^4[;%*f#l QxCZ<| 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 /l_$1<c 6+"P$Ed#i 单光栅分析 ZK<kn8JJ
−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。 Q/r0p> −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。 ?T-6|vZA 6J0HaL
-IhFPjQ 系统内的光栅建模 .QOQqU*2I .b>1u3 −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 %J4]T35^2 −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。 U*F|Z4{W ,!_
q+2yp&zF 'SF+P)Kmz 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。 ,\Gn B;tU+36nM 3. 系统中的光栅对准 |,M&ks 3;=nQ{0b h+F@apUS 安装光栅堆栈 ;;'b;,/ −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)。 9i@AOU −参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 CBdSgHA3> 堆栈方向 tdg.vYMDPC −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 O-B~~$g Jhu<^pjs
,?i^i#Wqzg 3N6U6.Tqb 'TpW-r: 安装光栅堆栈 avxI\twAU - 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 <$Q\vCR - 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 Ib.`2@o& 堆栈方向 @
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H - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 B[7|]"L@ - 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 _ b}\h,Ky <b"ynoM.A
)k0e} i.2O~30ST ?^P#P0 横向位置 ~(Gv/x −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。 cAC2Xq −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。 awuUaE −光栅的横向位置可通过一下选项调节 NWPL18*C 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 Nk=F.fp|/ 通过组件定位选项。 _i~n!v ,pir,Eozg
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rd Em 4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 8,2l >S AWCzu5ve Dr6"~5~9w 单光栅分析 K
!8+~[ - 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 XP5q4BM 系统内的光栅建模 C3-l(N1O{ - 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。 65AXUTg - 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。 [YP8z~ - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ,R0@`t1 p ?@Z~i]gE[V
nS[0g^} *2crhI*@> 5. 光栅级次通道选择 vIG8m@-!&; nk9hQRP?
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'~y8 方向 |s|>46E - 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 h*)spwF- 衍射级次选择 mJewUc!<5 - 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 YD2M<.U - 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。 >#dNXH]9 备注 H? N!F7s - 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 mn\e(WoX n|NI]Qi*
5R4h9D5 oju/%ieh 6. 光栅的角度响应 <oV
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jVo "K t)g1ICt 衍射特性的相关性 =sedkrM - 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 :BCjt@K} - 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。 oLk>|J - 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) !Qrlb>1z- - 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 )vOZp& 1Y@6oT
Eag->mw/~ T2Cdw\ 示例#1:光栅物体的成像 VJD$nh
#M5 t-dN:1 1. 摘要 O(,Ezyx & | |