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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。 yV\%K6d|3&  
    c$7~EP  
     .'<K$:8@|  
    YI,t{Wy  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 *K;) ~@n  
    '6&o:t  
     单光栅分析 F=1 #qo<?  
    −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。 'g,h  
    −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。 ;<m`mb4x[  
    /3~L#jS  
    |. 0~'  
     系统内的光栅建模 5}ftiy[Yc  
    x"NQatdq  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 U{M3QOF  
    −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。 ?{B5gaU9F  
     nM2<u[{gF  
    A?!RF7v  
    W3/bM>1  
    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/ .LDye8  
     #YE?&5t  
    3. 系统中的光栅对准 89(qU  
    V@k+RniEO  
    F!ztU8,  
     安装光栅堆栈 )-Hs]D:  
    −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#F5by%8  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 /u4RZ|&as  
     堆栈方向 `7: uc@  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 nco.j:  
    wPjq B{!Q  
    Si?s69  
    bN zb#P#hP  
    )PP yJ@M  
     安装光栅堆栈 ~. vridH  
    - 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）。 EXr2d"  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ^py=]7[I  
     堆栈方向 0HoHu*+FX  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 /)Cfm1$ic  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 [_(J8~ va  
    S=!WFKcJR  
     }]o8}$&(  
    B=a+cT  
    $It mYj.m  
     横向位置 ZPG,o5`%  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 P>X[}  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 ?IHt T3'Rt  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 c.IUqin  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 VGeTX 4h  
     通过组件定位选项。 KQNQ<OE 4  
    AF{uFna  
    )4=86>XJT  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     Qq`S=:}~x  
    <}{<FXk[  
    iv~R4;;)  
     单光栅分析 j*?8w(!  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 T:@6(_Z  
     系统内的光栅建模 |gO7`F2  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 X+XDfEt:Q  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 rzAf  {2  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 M=liG+d  
    v}j5G, [-  
     Hp=BnN  
    ay7\Ae]  
    5. 光栅级次通道选择 FprdP*/  
    wG[n wt0L  
    h$'6."I  
     方向 TUnAsE/J&  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 DlUKhbo$g  
     衍射级次选择 #kM|!U=  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 {k3ItGQ_  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 W:RjWn@<  
     备注 KBB)xez8  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 d*d:-f~q  
    GB|>eZLv<  
     @\y{q;  
    kFp^?+WI%H  
    6. 光栅的角度响应 >SDQ@63E?  
    [WR"#y  
    @\?ub F  
     衍射特性的相关性 B8Fb$  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ,6{z  
    - 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。 :1*E5pX0n  
    - 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） l{dsm1#W~  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Ljm`KE\Q;t  
    T-a>k.}y  
     xA Ez1  
    ~x,_A>a  
    示例＃1：光栅物体的成像 }?,?2U,8:  
     Ih:Q}V#6  
    1. 摘要 RlL ]p`g  
    IrL%0&*hS  
     Q<V(#)*  
    [ *Dj:A)V^  
    → 查看完整应用使用案例     \lQ3j8 U  
    !ddyJJ^a  
    2. 光栅配置与对准 3UUdJh<~  
       k 3m_L-  
    zfKO)Itd  
    x9 Z89Gwi  
     lk 1\|Q I  
    J~5V7B  
     L6_%SGY_iE  
    3. 光栅级次通道的选择 Np+PUu>  
    X=#us7W}  
     I%J>~=]n_  
       N5*Q nb8  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 yIKpyyC9H  
     33DP?nI}  
    1. 光栅配置和对准 csW\Q][  
    :*KTpTa  
     u$R5Q{H_  
    s9+):,dKP  
    → 查看完整应用使用案例 Dq<la+VlO  
     ]Kq<U%x$  
    2. 基底处理 <{cY2cx~3  
    7zH2dqrj  
     G"?7 Z&+  
    ,5$G0  
    3. 谐振波导光栅的角响应 U}jGr=tu  
    9\.0v{&v  
     N-upNuv  
    gF p3=s0~  
    4. 谐振波导光栅的角响应 G~5pMyOR  
    Sh!c]r>\Q  
     jcqUY+T$  
       id:,\iJ  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 f8lyH'z0 @  
     Hq}g1?b  
    1. 用于超短脉冲的光栅 R/v|ZvI  
    M3-lL;!n  
    !-}Q{<2@W  
    A8&@Vxdz  
    →     查看完整应用使用案例     our ^J8  
    QWOPCoUet  
    2. 设计和建模流程 H*N<7#  
    u"qu!EY2  
     i6V$mhL  
    DYf2V6'  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 ,<L4tp+y0  
    ~k&b  
     Sqn>L`Lz  
     
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