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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|Rz5@ =  
 I0v$3BQ4  
o fw0_)!Q  
J#OiY  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 f5p:o}U*  
C>bd HB7  
 单光栅分析 =:~%$5[[  
−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。 l{u2W$8  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 (Z{&[h  
SmR"gu  
.NOh[68'  
 系统内的光栅建模 <R%]9#re  
E?@batIrf  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 s1/:Ts[3i  
−这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 mxxuD"5  
;uK">L[u'  
k 6)ThIG  
     n@"h^-  
两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 gXzp$#  
GLIe8T*ht  
3. 系统中的光栅对准 K@DK4{  
%M/rpEE"b%  
V< ]l=JOd  
 安装光栅堆栈 #^Io9dA h  
−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)。 )X dpzWod  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 M:*^k  
 堆栈方向 7G^`'oZ  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 5*he  
OB&lq.r  
D-GIrw{>5  
 a1p}y2  
4Em$L]7   
 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 5*#!w1X  
- 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 堆栈方向 e?"XMY  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 ?cF-w!>o8  
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ZV?~~_ 9  
uBPxMwohR  
9)Jc'd|  
 横向位置 JkiMrpkuk  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 U <|h4'(@L  
−例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 SW^/\cJ^  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 1E]|>)$  
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 w N-np3k  
 通过组件定位选项。 "AAzBWd/  
%#^)hX,+Q  
in/ITy-  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 b<N962 q$q  
ebuR-9  
@H?_x/qBT  
 单光栅分析 C6-71 `C0  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 9w%|Nk>=>  
 系统内的光栅建模 svBT~P0x  
- 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 D8b~-#  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 xK3 xiR  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 e!:/enQo  
KG5h$eM'  
w=r3QKm#K  
AhjUFz  
5. 光栅级次通道选择 hkh b8zS  
tc_D8Q_  
j#`d%eQ~J  
 方向 "HuV'  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 : Y{aa1  
 衍射级次选择 ^YpA@`n  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 cP4K9: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。 ikSm;.  
 备注 H| uvcvf  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 z&"-%l.b@}  
P [.BK  
]T3dZ`-(  
nmLn]U=  
6. 光栅的角度响应 s?.A $^t  
xKKR'v:o\  
~"Pu6-\VT  
 衍射特性的相关性 &r{.b#7\/A  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 D~;hIt*  
- 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。 \Lz2"JI  
- 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) 2hjR'6h"Y  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 GYx_9"J\5  
(ei;Y~i  
2^Tj@P7  
2 us-s  
示例#1:光栅物体的成像 cR0RJ$[d  
o4)^U t+  
1. 摘要 {L!w/IeX  
yMQuM :d  
sGf\!w  
'wo[iNy[  
}HM8VAH  
T:$zNX<f  
e$k ]z HlQ  
2. 光栅配置与对准 _.xT :b36  
   kKFSCl/g  
YU89m7cc'  
9I a4PPEH1  
Wdt9k.hzN  
<p48?+K9  
     :qV}v2  
3. 光栅级次通道的选择 iY=M67V  
O1@-)<_71  
$J/Z~ (=JT  
   wff&ci28  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 ;;zKHS  
BReNhk)S  
1. 光栅配置和对准  [69[Ct  
sOSol7n  
Hev S}L  
s!\uR.  
/t-m/&>  
M DnT  
2. 基底处理 YfC1.8  
tylMJ$ 9*.  
5!ll #/ {`  
rp sq.n   
3. 谐振波导光栅的角响应 EDR;" G(N  
7$(>Z^ Em  
pV:c`1\`  
r5b5`f4  
4. 谐振波导光栅的角响应 10v4k<xb  
&zsaVm8  
%nJ^0X_]  
   `}1IQ.3  
示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 XqVhC):  
~X^L3=!vf  
1. 用于超短脉冲的光栅 A KO#$OJE  
Y`S9mGR#  
; d1\2H  
@[0zZX2EE  
tBgB>-h(  
}2Y:#{m  
6(4FC?Y7  
2. 设计和建模流程 R07Kure  
+tL]qO BP  
|3f?1:"Z  
:E/]Bjq$;  
3. 在不同的系统中光栅的交换 2f1WT g)  
gc-yUH0I  
Z~^)B8  
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