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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。 d`/8Q9tQ  
    FxlH;'+Q  
     ZS.=GjK  
    sTd@/>S?p  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 L-Q8iFW'  
    ?-j/X6(\(  
     单光栅分析 `"=Hk@E  
    −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。 7{<v$g$  
    −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。 <{W{ Y\_A>  
    myj/93p}`b  
    Sn[xI9}O  
     系统内的光栅建模 |Z>-<]p9g  
    kEh\@x[  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 x+Yo#u22  
    −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。 ZQlk 5  
     [3X\"x5@V  
    uqcG3Pi  
    vhF9|('G  
    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。 48 -j  
     %1 )c{7  
    3. 系统中的光栅对准 43k'96[2d  
    7I ~O| Mw  
    eQi^d/yi  
     安装光栅堆栈 [0Xuo  
    −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`i MiN  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 0m3hL~0(a  
     堆栈方向 ^$'{:i  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Milp"L?B%  
    !Q"L)%)'A  
    -;gQy[U  
    u0#KBXRo  
    dCo)en  
     安装光栅堆栈 7@"X?uo%o  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 n1; a~0P  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 =bh: U90y  
     堆栈方向 62ru%<x=  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 4 Y=0>FlY0  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 (EcP'F*;;y  
    , LwinjHA*  
     Osz=OO{  
    "3VX9{'%@  
    fBh"  
     横向位置 2Rw<0.i|  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 z9 0JZA  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 J3y _JoS  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 oOprzxf"+Z  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 koT3~FK  
     通过组件定位选项。 n#}@| "J  
    9gA@D%0  
    _xAru9=n^  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     l1]N&jN{  
    %( OP  [  
    K^o$uUBe  
     单光栅分析 D 6'd&U{_  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 KK 7}q<&i  
     系统内的光栅建模 n`^jNXE  
    - 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。 %!iqJ)*~  
    - 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。 9wCgJ$te  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 k% \;$u=%  
    -Y+pLvG*  
     vKnZ==B  
    A'CD,R+gR  
    5. 光栅级次通道选择 `ZL^+h<b>M  
    TNh&g.  
    ~H#c-B  
     方向 h];H]15&  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Z5'^Hj1,  
     衍射级次选择 nZ=[6?  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 28v^j*=* \  
    - 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。 "3jTU  
     备注 kj2qX9 Ms  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 KRGj6g+  
    ZzK^ bNx)0  
     4w|t|?  
    W2h*t"5W  
    6. 光栅的角度响应 fahQ^#&d`  
    9q0s  
    j+'ua=T3  
     衍射特性的相关性 M p <r`PM2  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 )}$rgYKJ  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 3VU4E|s>  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） hTO5*5]0zP  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 zdem}kBIe  
    d. d J^M  
     EyR/   
    >lmqPuf  
    示例＃1：光栅物体的成像 'O 7:=l  
     1d!s8um;  
    1. 摘要 fph+ 05.%  
    nv0D4 t  
     \aPH_sf,  
    Gfx !.[Y  
    → 查看完整应用使用案例     LTBH/[q5  
    F%zMhX'AG  
    2. 光栅配置与对准 P;(@"gD8z5  
       <9H3d7%  
    Hwd^C 2v  
    cl#XiyK>  
     Lm!]m\LRZD  
    'N6oXE  
     k"7ZA>5jk  
    3. 光栅级次通道的选择 >~7XBb08  
    kqZRg>1A  
     5o{U$  
       ~Ih` ayVq  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 3,Z;J5VL4!  
     o *U-.&  
    1. 光栅配置和对准 $#%R _G]  
    r]}6iF.  
     x| D|d}  
    2OI 0B\  
    → 查看完整应用使用案例 gs0 jwI  
     d8 ~%(I9  
    2. 基底处理 GLub5GrxR  
    =MJRQ V67  
     r 25VcY  
    [ZG>FJDl8  
    3. 谐振波导光栅的角响应 w&}<b%l  
    \ eba9i^  
     5`}za-  
    AD!w:jT9  
    4. 谐振波导光栅的角响应 Ymnh%wS  
    m0 W3pf  
     FW2x  
       X?ZLmP7|  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 r1.zURY  
     v:!TqfI  
    1. 用于超短脉冲的光栅 V]]!0ugvk(  
    Nz"K`C>/  
    z<P?p  
    r4K_Wp  
    →     查看完整应用使用案例     2>.b~q@  
    [T'[7 Z  
    2. 设计和建模流程 1QhQ#`$<1  
    [Djx@x  
     qfAnMBM1@  
    Pdh`Gu1:3  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 &&jQ4@m}j  
    FP y}Wc*UA  
     ,QA=)~;D  
     
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