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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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    离线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。 a\[fC=]r:  
    r=P$iG'&  
     !Wdt:MUI8  
    ]Nd'%M  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 XCqfAcNQ  
    +n8I(l=  
     单光栅分析 !5' 8a5  
    −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。 DoCQFSL  
    −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。 8^~ZNU-~v  
    go%X%Os]  
    1TD&&EC  
     系统内的光栅建模 9bzYADLI  
    (X`t"*y"  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 $V{- @=  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 ,mE]?XyO  
     pn_gq~5ng  
    NkjQyMF  
    ''\cBM!  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 zOdasEd8!  
     )*$  
    3. 系统中的光栅对准 (J,Oh  
     ]5)&36  
    g:HbmXOBpj  
     安装光栅堆栈 8 *(W |J  
    −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）。 -~Z@,  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 sJYKt   
     堆栈方向 M'!!EQo  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 $nD k mKl  
    )>#<S0>'j  
    <x%my4M  
    enD C#  
    UgP=k){  
     安装光栅堆栈 BS<>gA R;/  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 gQ+_&'C  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 eQ)ioY  
     堆栈方向 ?H7p6m u  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 jtVPv]  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 0wE8Gm G  
    C7*Yg$`{  
     hwol7B>   
    0\ytBxL  
    t"74HZO >  
     横向位置 ;Wrd=)Ka  
    −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。 HjF'~n  
    −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。 aid)q&AcQ  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 ]I*#R9  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Y @ ,e  
     通过组件定位选项。 O 9 Au =  
    :-'ri Ry  
    cB])A57<  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     \?mU$,v oI  
    7QL) }b.H  
    $MVeMgPa  
     单光栅分析 T.Y4L  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 r Xk   
     系统内的光栅建模 T6?d`i i1  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 6`$z*C2{  
    - 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。 M+&eh*:z:  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 FU v)<rK  
    c$Nl-?W  
     1~ZHC[ `  
    0PX@E-n  
    5. 光栅级次通道选择 gdn,nL`dP  
    f*H}eu3/j  
    YwTtI ID%  
     方向 _@ 3O`  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 "kuBjj2  
     衍射级次选择 g8@i_  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 l[j0(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。 9Qm{\  
     备注 Ita!07  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 E]Gq!fA&<  
    Fl(ZKpSZU  
     |`9zE]  
    y]z#??  
    6. 光栅的角度响应 :QY9pT  
    v?'k)B  
    Mh B=+S[@  
     衍射特性的相关性 ON=ley  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 sU3V)7"  
    - 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。 kR|DzB7  
    - 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） *xNjhR]7v  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 $R}iL  
    Jx[e{o)o  
     H ;}ue  
    ]V7hl#VO  
    示例＃1：光栅物体的成像 x-k /rZ  
     UVRV7^eTe  
    1. 摘要 \A"a>e  
    0 #; s{7k  
     p+1B6j  
    pNme jz:  
    → 查看完整应用使用案例     -P uVI5L<  
    2MrR|hLx  
    2. 光栅配置与对准 Zl/+HU~  
       ]o[HH_`s@  
    9K_HcLO%y  
    Xst}tz62F  
     T[K?A+l  
    ,tc]E45  
     ol>=tk 8}  
    3. 光栅级次通道的选择 l@9:V hU(  
    ~oyPmIcb  
     c=mFYsSv  
       C /VXyl@o  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 K_Gf\x  
     blS4AQ?b^  
    1. 光栅配置和对准 5WX2rJ8z  
    G!Q)?N    
     ?AH<y/i<Y  
     +PD5pr  
    → 查看完整应用使用案例 ?7dDQI7^(  
     3Sb%]f5(  
    2. 基底处理 N1t:i? q&  
    r+obm)Qtp  
     "A$Y)j<#G  
    ~#xRoBy3  
    3. 谐振波导光栅的角响应 FiH!) 6T  
    Eu}A{[^\  
     cA^7}}?e  
    p`ZGV97  
    4. 谐振波导光栅的角响应 sVf7g?  
    L 3Iz]D3s  
     ucO]&'hu:  
       =z dti'2{4  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 e1a%Rj~  
     (6aZQ`H  
    1. 用于超短脉冲的光栅 4WnxJ]5`  
    Np)!23 "  
    F:U_gW?  
    [! o -F;  
    →     查看完整应用使用案例     YLr2j 7  
    a_x6 v*  
    2. 设计和建模流程  ,1kV9_x  
    9tgkAU`  
     L*38T\  
     EZFWxR/  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 1Sr}2@>  
    n*uZ=M_/Q  
     O2B$c\pw  
     
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