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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。 0LP0q9S:9  
m*h O@M  
QNv5CQ&  
p%X.$0  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ;9-J=@KY4  
C OL"/3r  
 单光栅分析 DY/%|w*L  
−通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 'PW/0k  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 cG3tn&AXi  
,%zE>^~  
{j<?+o5A  
 系统内的光栅建模 a*_&[  
Xk:3w,  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 kp!(e0n  
−这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 \{Je!#  
.b!HEi<F  
QW_v\GHx  
     (9'q/qgTO  
两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 J-G)mvkv  
G=CP17&h6  
3. 系统中的光栅对准 [Z;H= `  
{A%&D^o)  
7|[Dr@.S  
 安装光栅堆栈 Nv=%R  
−为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 7C_U:x  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 [iyhrc:@  
 堆栈方向 B{S^t\T$  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 5nmE*(  
YluvWHWi  
5g'aNkF6>  
dDA&\BuS  
Pp4Q)2X  
 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)。 ;qUd]c9oi  
- 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 CHL5@gg@>y  
- 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。 O -p^S  
-:Juxh  
sebm  
Y8fel2;  
p}K+4z   
 横向位置 83'rQDo)G  
−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。 1p SEr6  
−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。 q%1B4 mF'  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 P8ns @VV  
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 z_y@4B6>}  
 通过组件定位选项。 +4 D#Ht 7  
q^QLNKOH"  
O31.\ZR2  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 Q%V530 P;  
+ eZn  
_PP-'^ U  
 单光栅分析 'X_%m~}N  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Go~3L8 '  
 系统内的光栅建模 ' (3|hh)Tl  
- 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。 4]%MrSjS  
- 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。 k4"O} jQO  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 !Pd)  
E-?JHJloU  
H^$7=  
Xupwh5G2  
5. 光栅级次通道选择 _w%{yF6   
"`[4(j  
WxtB:7J  
 方向 C3K")BO!  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 """eU,"  
 衍射级次选择 8Urj;KkD  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 VlxHZ  
- 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。 <sjz_::V8R  
 备注 ;4`%?6%  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 2rS`ViicD  
-8t&&fIA  
dQNW1-s  
b X/%Q^Y  
6. 光栅的角度响应 buMST&  
iR'Pc3   
A_5M\iN\  
 衍射特性的相关性 "Y=4Y;5q  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。  .V l  
- 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。 {9nH#yv  
- 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) &^B;1ZMHD  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 nYnv.5  
FyllVrK  
,T+.xB;Q@  
}>'1Qg  
示例#1:光栅物体的成像 $~1~+s0$  
vUJQ<D  
1. 摘要 ;n/04z  
&2pa9i  
WiF6*]oI  
NH8\&#}nAK  
{6;S= 9E\  
T K Ec ^  
@t3&#I}mc  
2. 光栅配置与对准 hoZM;wC  
   c7 O$< F  
 <+p{U(  
jg(cpo d  
S&Sa~Oq<o  
EN@<z;  
     j\uPOn8k  
3. 光栅级次通道的选择 2zbV9Bhq  
`& ]H`KNa  
 dm{/  
   Y:]m~-T  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 p4wx&VLi  
7[YulC-pH  
1. 光栅配置和对准 w\5;;9_#  
_4X3g%nXl  
- ]U2G:  
rSNaflYAr  
4+B OS ~  
HH7Bg0=(  
2. 基底处理 M}N[> ,2'  
T1YbF/M'  
T7ICXpe@  
~L=? F  
3. 谐振波导光栅的角响应 b%UbTb,  
dC 8,  
crr#tad.  
8'0I$Qa4  
4. 谐振波导光栅的角响应 C dTE~O<)  
-zH` 9>J5|  
L~&r.81  
   G!5~`v  
示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 xt X`3=s  
0GMov]W?i  
1. 用于超短脉冲的光栅 [> LL  
E)Cdw%}^  
`fq#W#Pu  
_|s'0F/t  
3 UG UZ  
VK^m]??s_  
DY8w\1g"  
2. 设计和建模流程 t4r%EP|Zt  
9=p/'d8  
nlR7V.  
,2Q5'!o  
3. 在不同的系统中光栅的交换 8\$ u/(DX  
1'BC R  
)wfqGkr=m!  
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