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    [技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2022-05-17
    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。 2y;J 11\  
    J|gRG0O9Ya  
     U%qE=u-  
    +`p@md2L1  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 \~4IOu  
    Z{p)rscX  
     单光栅分析 M#'j7EMu  
    −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。 gQ8FjL6?  
    −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。 /t $J<bU  
    v "Yo  
    :,~]R,tJQ  
     系统内的光栅建模 o 00(\ -eb  
    xkPH_+4i8  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Ug~ ]!L  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 6$*\%  
     ,T<q"d7-#  
    BJ$\Mb##3@  
    1SY`V?cu  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 Q"VS;uh.v  
     EsK.g/d  
    3. 系统中的光栅对准 `(Eiu$h6V-  
    5p]Cwj<u  
    y<0RgG1qp  
     安装光栅堆栈 6.(L8.jv  
    −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）。 Q.zE}ZS  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 NKX62 ZC  
     堆栈方向 ^v+3qm@,  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 fZ7Ap3dmP  
    Rg,]d u u?  
    J.;{`U=:  
    O% }EpIP_  
    U1,f$McZs  
     安装光栅堆栈 u.~`/O  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 E{B8+T:3  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 KO''B or  
     堆栈方向 t7; ^rk*  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 `COnb@uD  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 SAUfA5|e  
    6&qT1nF1  
     ~;ZT<eCIA  
    7JL*y\'  
    QH]G>+LI5  
     横向位置 _O w]kP='  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 "u=U@1 ^  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 Xpp%j  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 N{<9N jmm  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 3{"MN=  
     通过组件定位选项。 Ku3/xcu:My  
    -Rcl(Q}LZ  
    )/4xR]  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     -s5>GwZt  
    DM[gjfMXu  
    ?K9zTas@  
     单光栅分析 sQ05wAv  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 %<?U`o@*  
     系统内的光栅建模 {%PgR){qR  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 TLWU7aj&!  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 QgB%\mO=  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 JrA\ V=K  
    1*vt\,G  
     Y [ p  
    ~IIlCmMl,  
    5. 光栅级次通道选择 K2gg"#ft?  
    z pV+W-j]  
    c!20(( 2|I  
     方向 xmp^`^v*  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 oy< q;'  
     衍射级次选择 ^\Gukkmh}  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 s^6"qhTa  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 B(/)mB  
     备注 v[t *CpGd  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 -!JnyD   
    -ZKo/ N>6}  
     XaH%i~}3  
    _`LQnRp(  
    6. 光栅的角度响应 S(MVL!Lm  
    aH(B}wh{  
    }_GI%+t  
     衍射特性的相关性 '"~ 2xiin  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 #lo1GoL\  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 \&Bvh4Q  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） w>6~ zAh  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 {S 2? }  
    n k@e#  
     4y$tp1 8  
    HAOl&\)7"_  
    示例＃1：光栅物体的成像 X@cO`P  
     8&2W^f5  
    1. 摘要 G j9WUv[P  
    G;k#06  
     8"5^mj  
    `zmj iC  
    → 查看完整应用使用案例     ~o?(O1QY  
    `:y {  
    2. 光栅配置与对准 n$z+g>~N  
       NKJ+DD:'  
    IJz=SV  
    f 3t&Bcw$  
     N-cLp}D}WB  
    0g&#hW};[6  
     g[ dI%  
    3. 光栅级次通道的选择 )*tV  
    ehe;<A  
     o1B8_$aYgc  
       ` 0}z ;&:  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 }_vUsjK  
     W!.vP~>  
    1. 光栅配置和对准 [Kc"L+H\  
    ,y%4QvG7a  
     X6`F<H`  
    {6,  l#z  
    → 查看完整应用使用案例 dnXre*rhz  
     N# ?}r>W3  
    2. 基底处理 zv>3Tc0R  
    {~u#.(  
     ytkV"^1^  
    XNd%3rm,  
    3. 谐振波导光栅的角响应 F\lnG  
    Q#a<T4l  
     I(2qXOG  
    $22_>OsA  
    4. 谐振波导光栅的角响应 A.@/~\  
    a"6AZT"8  
     |:jka  
       E]<Ce;Vj  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 \4qw LM?E^  
     5&QDZnsl  
    1. 用于超短脉冲的光栅 oMNgyAp^  
    dd{pF\a  
    Hvj1R.I/  
    t<%S_J\  
    →     查看完整应用使用案例     |y T-N3H@  
    zVL"$ )  
    2. 设计和建模流程 ) }.<lSw  
    H,I k&{@j  
     h'D-e5i  
    -hjGPu  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 ~l SdWUk>  
    `5$B"p&i  
     7=e!k-G  
     
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