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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$_ 2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ee7#PE]} M"cB6{st[ 单光栅分析 6z;C~_BV −通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 BET3tiHV −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 )qXl8H I @tv3\eD [attachment=120360] +um
Ua 系统内的光栅建模 >q W_% Md!L@gX6< −在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 5]C}044 −这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 w-f[h {+D
6o [attachment=120361] =Xwr*FTr s?qRy
2 两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 ""AP-7 fP|rD[ 3. 系统中的光栅对准 gz{~\0y CM$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\ HC%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。 2HNAB4E - 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|`Z V^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] 3F gTM( 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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