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infotek 2022-10-19 08:30

光学系统中的光栅建模——实例讨论

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。 >~BU<#  
"$0f.FO:i  
;oh88,*'  
6e  |  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ./#K@V1  
`<HY$PAe  
 单光栅分析 Btpx[T  
−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。 i=o>Bl@f  
−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。 2_r}4)z  
)yJeh  
2:pq|eiF  
 系统内的光栅建模 lBQ|=  
H _3gVrP_  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 fbw {)SZ  
−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。 [FiXsYb.8  
U45/%?kE)  
;i:Uoyi  
     m 7 Fz&bN  
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。 bs+KcY:N]  
J)jiI>  
3. 系统中的光栅对准 3M1(an\nW  
Y%=A>~s*c:  
6h+/C]4  
 安装光栅堆栈 lq.0?(  
−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)。 }ZYK3F  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 E\V>3rse  
 堆栈方向 Jr''S}@|x  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 6_XX[.%  
pY8+;w EI  
H>DJ-lG(  
u'32nf?  
-3 W 4  
 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)。 l}O`cC  
- 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 uxh4nyE  
- 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。 ww\/$ |  
#=O0-si ]P  
DJn>. Gd  
'6/uc:zv  
s?`)[K'-  
 横向位置 #;mZ3[+i5  
−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。 vG\Wr.h0!=  
−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。  )bK<t  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 p!Gf ^  
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 \C<rg|  
 通过组件定位选项。 xxV{1, H2  
[ B (lJz  
[j!0R'T  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 kb%W3c9HO  
qp{NRNkQ  
hD$U8~zK  
 单光栅分析 5cfzpOqr0  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 k~vmHb  
 系统内的光栅建模 \2+xMv)8  
- 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。 eq@ v2o7  
- 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。 lN1zfM  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 7=<PVJ*/  
D8dTw{C  
#g|j;{P  
$PTedJ}*Y  
5. 光栅级次通道选择 6*LU+U=`  
u>(Q& 25  
}j:ae \(  
 方向 '<}7bw}+c  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 jkdNisq37  
 衍射级次选择 w{r ->Phe  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 Tbwq_3f K  
- 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。 pDKJLa  
 备注 e6_.ID'3  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 oVhw2pKpM  
FVD}9ia  
[7Kn$OfP  
Ke/P [fo  
6. 光栅的角度响应 rxz3Mqg  
z44uhRh  
Sm1bDa\!=  
 衍射特性的相关性 qB=pp!zQ  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 g9 yCd(2<5  
- 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 lZua"Ju  
- 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) -s)2b ;  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 T4#knSIlh  
JZv]tJWq  
<.' cCY  
'qP^MdoE%~  
示例#1:光栅物体的成像 D-~Jj&7  
y,r`8  
1. 摘要 JZY=2q&  
GHlra^  
zbi  
z84W{! P  
"TV.$s$.  
^GAdl}  
SB'YV#--  
2. 光栅配置与对准 "''<:K|  
   2l SM`cw  
sogbD9Jc  
#wd \&  
395o[YZx*  
O}`01A!u;  
     ChW0vIL`  
3. 光栅级次通道的选择 $oQsh|sTI  
<F3sQAe  
p%ZiTrA1&D  
   [.I,B tY+  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 ^kD? 0Fm  
_9@?Th&_e  
1. 光栅配置和对准 LWL>hd  
vX/A9Qi,U.  
=c.q]/M  
8 (KfX%  
aK&+p#4t  
h.9Lh ;j  
2. 基底处理 7gMtnwT  
]6;AK\9TM  
vg.%.~!9  
M$W#Q\<*#r  
3. 谐振波导光栅的角响应 .fsk DW  
)ra66E  
Ntn md  
u/[]g+  
4. 谐振波导光栅的角响应 {e%abr_B  
lp}WBd+  
,?`1ve_K<  
   f0`' i[  
示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 B R:  
-n *>zGc  
1. 用于超短脉冲的光栅 ,4Fqvg  
(K6`nWk2  
W^ :/0WR  
?Bzi#Z  
a-E-hX2  
rc$!$~|I3Z  
6{$dFwl  
2. 设计和建模流程 iW}l[g8sw!  
bVeTseAG  
rH9}nL  
B -~&6D,  
3. 在不同的系统中光栅的交换 $uw+^(ut  
LZ)m](+M  
w;EXjl;X O  
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