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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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    在线infotek
    科学家
     
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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。 ' ;PHuMY#X  
    %;{R o)03  
     j? P=}_Ru  
    ^|0>&sTHOH  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 R7xEE7p  
    =-U8^e_Y  
     单光栅分析 :pZWFJ34{  
    −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。 t*'U|K4L/  
    −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。 R8<'m  
    4q7hL  
    iCrLZ" $M  
     系统内的光栅建模 X}s}E ;v9  
    1-M\K^F  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 & 0*=F%Fd  
    −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。 u4UQMj|q  
     {a `#O9  
    $yA2c^QS  
    ) HN,Az"  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 )m7 Yo  
     ;5fq[v^P:  
    3. 系统中的光栅对准 <CnTiS#  
    .}.63T$h9  
    ^cy.iolt  
     安装光栅堆栈 w0FkKJV  
    −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）。 9M&uQccY  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 dUg| {l  
     堆栈方向 L~])?d  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 e:&(y){n(  
    pl{Pur ;i  
    MSw:Ay [9  
    If*t$f>y4N  
    ~20O&2  
     安装光栅堆栈 z sZP\  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 *&VqAc%qD  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 UFox v)  
     堆栈方向 (IY= x{b  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 -:|1>og  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 GukS =rC9  
    p+F{iMC  
     JWuF ?<+k  
    9(PQ7}  
    )j[rm   
     横向位置 LmKG6>Q1#1  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 mz~aSbb|  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 LK'|sO>|  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 Nd"4*l;  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 P{-f./(JD  
     通过组件定位选项。 @+3@Z?!SZ  
    LS=HX~5C  
    )Bq~1M 2  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     IC6}s  
    `2M`;$~ 5  
    uNV\_'9>Y  
     单光栅分析 _k,/t10  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 AIR\>.~"i*  
     系统内的光栅建模 O#e'.n!rI  
    - 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。 k>8,/ AZd  
    - 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。 DhL]\ 4  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 HktvUJ(Ii  
    3',|HA /x  
     lUR7zrwJ]o  
    L(yR"A{FsE  
    5. 光栅级次通道选择 7n1@m_7O  
    IfH*saN7  
    X$L9 kZ  
     方向 kAEm#oz=g  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 #sOkD  
     衍射级次选择 0koC;(<n  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 YmS}*>oz  
    - 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。 )rTV}Hk  
     备注 _dT,%q  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 >^8=_i !  
    d8|bO#a%9  
     5s >UM@})  
    nH#|]gVI  
    6. 光栅的角度响应 R(?g+:eCpM  
    [,Io!O  
    u'o."J^&'  
     衍射特性的相关性 =+T$1  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 wgK:^D P  
    - 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。 C>d_a;pX  
    - 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） 5AWIk,[  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 :<    
    M>pcG.6V  
     V Q6&7@ c  
    3aL8 gE  
    示例＃1：光栅物体的成像 ,~@Nhd~k  
     .kl _F7  
    1. 摘要 DA5kox&cU  
    jXBAo  
     #|\NG  
    H5f>Q0jq  
    → 查看完整应用使用案例     kvzGI>H:  
    %"2 ;i@  
    2. 光栅配置与对准 6gLk?^.  
       jpl"KN?X  
    73kF=*m  
    -.8 nEO3  
     n5Ad@Bg  
    LRqBP|bjCD  
     < sJ  
    3. 光栅级次通道的选择 0-ISOA&  
    n+Ia@ $|m  
     yG)zrRU  
       J2 "n:  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 eIz T(3(  
     2]Nc@wX`p  
    1. 光栅配置和对准 XwKB+Yj0  
    oT5 N_\  
     STDT]3.  
    B 4pJg  
    → 查看完整应用使用案例 (x{6N^J.t  
     ~ kdxJP"  
    2. 基底处理 \ /3Xb  
    >tfy\PY:  
     X>C l{.  
    N`FgjnQ`  
    3. 谐振波导光栅的角响应 wI!>IV(5  
    _raj b1!  
     K&zp2V  
    k_p4 f%9  
    4. 谐振波导光栅的角响应 B'( /W@  
    y$=$Yc&Ub  
     )z'LXy8  
       +I$ k_  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法  FSaCbs(  
     ;naD`([  
    1. 用于超短脉冲的光栅 i%m]<yElm  
    $F|3VQ~  
    j[z o~Y4z  
    d4Y8q1  
    →     查看完整应用使用案例     4{?Djnh  
    1+1Z]!nG#!  
    2. 设计和建模流程 39jnoT  
    "*E#4e[  
     Y`5(F>/RQG  
    x>5"7MR`  
    3. 在不同的系统中光栅的交换  jpc bW  
    w)A@  
     xE$(I<:  
     
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