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infotek 2023-09-20 08:22

光学系统中的光栅建模——实例讨论

1. 摘要 o,o,(sII  
&o{=  
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。 pxm{?eBz  
`/]Th&(5  
[attachment=120359] \@G 7Kk*l  
&!/E&e$_  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ee7#PE]}  
M"cB6{st[  
 单光栅分析 6z;C~_BV  
−通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 BET3tiHV  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 )qXl8HI  
@tv3\eD  
[attachment=120360] +um Ua  
 系统内的光栅建模 >q W_%  
Md!L@gX6<  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 5]C}044  
−这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 w-f[h  
{+D 6o  
[attachment=120361] =Xwr*FTr  
s?qRy 2  
两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 ""AP-7  
f P|rD[  
3. 系统中的光栅对准 gz{~\0y  
CM$q{;y  
UO3QwZ4j;  
 安装光栅堆栈 SePPI.n  
−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)。 j?!BHNs  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 kR+xInDM*  
 堆栈方向 =E{e|(1+u  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 |%wgux`z  
+{b!,D3sa*  
[attachment=120362] *g0}pD;r  
AH*{Bi[vX  
~!PAs_O  
 安装光栅堆栈 vTrjhTa\  
- 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)。 $bf&ct*$h  
- 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 U[l7n3Y=  
 堆栈方向 QU`M5{#  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 cvoE4&m!  
- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 c!,&]*h"k  
!m7`E  
[attachment=120363] d4y?2p ?3  
}b$?t7Q)  
@|e4.(9A  
 横向位置 !Q-h#']~L  
−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。 +ZuT\P&kR5  
−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。 aT9+] Ig  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 Y}db<Cz X  
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 $-HP5Kj(k-  
 通过组件定位选项。 oJ r&9.S  
to}g4  
[attachment=120364] 5m.{ayE  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理  z]/;?  
zWN/>~}U \  
H C %tJ:G  
 单光栅分析 A`|Z2  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 v|\<N!g  
 系统内的光栅建模 A&HN7C%X  
- 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。 [w0@7p"7  
- 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。 rV yw1D  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 nFRU-D$7  
ySfot`LQ  
[attachment=120365] *u?QO4>  
DC&3=Nd  
5. 光栅级次通道选择 (8Q0?SZN  
4rcNBmA,  
wiwAdYEQ\  
 方向 @W4tnM,#  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 ]lT8Z-h@  
 衍射级次选择 \a_75^2  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 K;:_UJ>t  
- 并非总是需要考虑所有衍射级,建议仅使用感兴趣的衍射级。 i~};5j(  
 备注 iy<|<*s2D  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 JJIlR{WY_  
-qI8zs$:5  
[attachment=120366] ?L%BD7  
#8Bs15aV  
6. 光栅的角度响应 :,@"I$>*/  
Ofx]  
>yZe1CP  
 衍射特性的相关性 nrhzNW>]  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 I]4L0r-  
- 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。 2HNAB4 E  
- 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) $ \yZ;Z:  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 }@)r\t4m  
Q)/V >QW  
[attachment=120367] .S5%Qa [uW  
-qbx:Kk (  
示例#1:光栅物体的成像 $wr B5m?  
_#dBcEH[  
1. 摘要 ifXGH>C  
pmWt7 }  
[attachment=120368] qG6?k}\\  
F @%`(/^TA  
→ 查看完整应用使用案例 '3p7ee&  
q&DM*!Jq  
2. 光栅配置与对准 vvTQ!Aa  
}&*wJ]j`L  
[attachment=120369] Kl Kk?6 >  
zu,F 0;De  
[attachment=120370] s|`ZV^R  
[attachment=120371] $_ BoG  
xg;o<y KF  
3. 光栅级次通道的选择 @TQzF-%#7  
tk5zq-/ d  
[attachment=120372]  &Hi;>  
f}!Eu  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 Ah?,9r=U  
{^T_m)|n  
1. 光栅配置和对准 /q^\g4J  
u_Wftb?9  
[attachment=120373] % tE#%;Z  
*QGyF`Go{  
→ 查看完整应用使用案例 NT0im%  
nI es}n:  
2. 基底处理 KLBX2H2^0  
NQmdEsK  
[attachment=120374] D}MCVNd^  
lz [s  
3. 谐振波导光栅的角响应 6IPQ}/l  
xXRlQ|84  
[attachment=120375] uxOeD%Z>  
Mb^E  
4. 谐振波导光栅的角响应 MS~+P'  
Yo*.? Mq'  
[attachment=120376] 3FgTM(  
T&q0TBT  
示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 PB(q9gf"1}  
%B~@wcI)W  
1. 用于超短脉冲的光栅 Bnfp_SM  
RYyM;<9F  
[attachment=120377] SjL&\),  
Bln($lOz  
→ 查看完整应用使用案例 wj{[g^y%  
| zyO;  
2. 设计和建模流程 !de`K |  
61~7 L^882  
[attachment=120378] ~QngCg-5q  
YHOo6syk  
3. 在不同的系统中光栅的交换 ,<t)aZL,A;  
[vTk*#Cl4  
[attachment=120379]
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