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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。 ,j_i?Ff  
 {Gk1vcq  
<^jQo<kU  
mL{6L?  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 V5>B])yQ  
zL0pw'4  
 单光栅分析 G}raA%  
−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。 `kXs;T6&  
−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。 +lcbi  
0znR0%~  
Js?]$V"  
 系统内的光栅建模 #f]SK[nR  
16(QR-  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 >@_^fw)  
−这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 *P=VFP  
rw JIx|(  
!M1"b;  
     w;amZgD>  
两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 MKi0jwJM  
^k">A:E2  
3. 系统中的光栅对准 3bH'H*2  
`dN@u@[\ks  
K?1W!fY  
 安装光栅堆栈 x g  
−为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 E*K;H8}s  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 6?J i7F  
 堆栈方向 -C]5>& W  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 JjTegQN  
eru.m+\  
M!^az[[  
Ai3*QX  
VjZ|$k  
 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)。 "@0]G<H  
- 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 7;wd(8  
- 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。 2pa5U;u:+  
UySZbmP48  
= m#?neop  
]&+s6{}  
]Q)OL  
 横向位置 /@TF5]Ri  
−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。 BUXpC xQ  
−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。 'zuIBOH`j3  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 yl+gL?IES  
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 j'"J%e]  
 通过组件定位选项。 >!1-lfa8  
tFOhL9T  
Pw"-S?`(  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ]jp6k<KF  
}N6.Uu 5zI  
VTY 5]|;  
 单光栅分析 R8Fv{7]c  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ~U&AI1t+J  
 系统内的光栅建模 @<EO`L)Z  
- 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。 sWnLEw  
- 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。  S9FE  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 u <v7;dF|s  
M&9+6e'-F  
$}<e|3_  
_g"<UV*H  
5. 光栅级次通道选择 r0% D58  
'3^'B0 3  
Ry6@VQ"NLb  
 方向 T'Dv.h  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 v O_*yh1  
 衍射级次选择 ^WWQI+pk  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 ee76L&:  
- 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 w@w(-F!%l  
 备注 t&e{_|i#+  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 kVLS  
@*KZ}i@._  
k!'a,R:  
D_zZXbNc  
6. 光栅的角度响应 lA8`l>I  
UH"%N)[  
88wa7i*  
 衍射特性的相关性 _L=h0H l  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 YNsJZnGr8#  
- 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 Jij*x>K>y  
- 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) NyNXP_8  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 1tFNM[R  
<x>M o   
=fFP5e ['  
d5:c^`  
示例#1:光栅物体的成像 FXkM#}RgNm  
,.FxIl ]  
1. 摘要 xdkZdx>N  
R~ q]JSIC@  
X$W~mQma6  
^.QzQ1=D  
oe-\ozJ0  
WdbedU~`Q  
St*h>V6  
2. 光栅配置与对准 4^|3TntO  
   S;`A{Mow  
oW6XF-yM  
1=Z0w +v{  
"S?z@ i(K^  
~2-1 j  
     Vs!Nmv`  
3. 光栅级次通道的选择 ^^D0^k!R  
KJ4.4Zq{c  
#?:lb1  
   k@W1-D?  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 Oxd]y1  
P@c5pc#|  
1. 光栅配置和对准 A6(/;+n  
7J<5f)  
JIq=* '  
XlR@pr6tw  
 Mb~F%_  
cSV aI  
2. 基底处理 1yu4emye4  
g]0_5?i  
o&$A]ph8X  
r* Ca}Z  
3. 谐振波导光栅的角响应 F7#JLE=  
#QMz<P/Gl6  
_.8S&  
R8'RA%O9J  
4. 谐振波导光栅的角响应 -nV9:opD  
?$4 PVI}  
@~a%/GQ#n*  
   / %io+94  
示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 g`QEu 5v  
)+9Uoe~6  
1. 用于超短脉冲的光栅 P~X2^bw  
$6poFo)U+  
nAdf=D'P  
b d!Y\OD  
'TB2:W3  
}@d@3  
13x p_j  
2. 设计和建模流程 ncT&Gr   
?%[jR=w  
#o#H?Vo9b  
T]~ xj4  
3. 在不同的系统中光栅的交换 QoT;WM Z  
LZxNAua  
|P?*5xPB  
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