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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。 NhYLt w^u  
    RG4sQ0  
     *H|M;G  
    9cj9SB4  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 >orK';r<  
    Tq4-wE+  
     单光栅分析 @qHNE,K  
    −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。 @n": w2^B  
    −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。 tmtT (  
    (zFi$  
    _ :VB}>  
     系统内的光栅建模 -bU oCF0  
    1&U>,;]*  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 IOV(seEY  
    −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。 Dmu/RD5X:  
     AoI/n4T^  
    mOlI#5H  
    c=`wg$2:5  
    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。 =i7`ek  
     ,xxR\}  
    3. 系统中的光栅对准 :EA\)@^$R  
    _zwUE  
    (/j); oSK  
     安装光栅堆栈 +o51x'Ld*  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 Ht4;5?/y  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 |x-S&-  
     堆栈方向 qhz]Wm P   
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 G"XVn~]  
     ({=gw9f  
    ez6EjUk  
    }B.H|*uO  
    x3"#POp  
     安装光栅堆栈 [`):s= FC  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 M )2`+/4  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。  1OF& *  
     堆栈方向 A`}rqhU.{-  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 }I2@%tt?  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 bG(3^"dS  
    6Avw-}.7>  
     o$Z6zmxO  
    gE?| _x#  
    =HlQ36;*  
     横向位置 *NClfkZ  
    −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。 '`uwJ&@  
    −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。 hBX!iukT|{  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 lh;:M -b9  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 <"r#:Wr  
     通过组件定位选项。 "PpN0Rr  
    B,=H@[Fj  
    Ch3jxgQY  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     k|H:  
    WV_.Tiy<  
    -B$2\ZE  
     单光栅分析 ]f({`&K5  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 q*7VqB  
     系统内的光栅建模 ikSt"}/hd  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 ]@Uq=?%  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 I]EbodAyZ,  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Gnq?"</  
    X'qU*Eo  
     yLQ*"sw\  
    ?pB>0b~3-  
    5. 光栅级次通道选择 F 70R1OYU  
    1jF`5k  
    VQS~\:1  
     方向 Q{5kxw1ZF  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 `I,,C,{C  
     衍射级次选择 # a8B/-  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 4s*ZS}] o  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 ~,B5Hc 2  
     备注 DuHu\>f<S  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 xe` </  
    Y/ .Z .FD`  
     ?3.b{Cq{-  
    #kaY0M  
    6. 光栅的角度响应 OD6\Mr2=  
    lUvpszH=  
    U5.LDv;  
     衍射特性的相关性 6U R2IxbE  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Gf<'WQ[  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 5MtLT#C3r  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） =t H:,SH  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 esMX-.8Cx  
    ei[j1F  
     ([m mPyp>L  
    O4V.11FnW  
    示例＃1：光栅物体的成像 ne_TIwfw-  
     f m)pulz  
    1. 摘要 O#S;q5L@  
    /! "|_W|n  
     qfMo7e@6*  
    B=^)Ub5'  
    → 查看完整应用使用案例     +>{Y.`a;Jo  
    h1B16)  
    2. 光栅配置与对准 AN/;)wc  
       c_'OPJ  
    to DG7XN}  
    < v@9#c  
     ~5CBEIF(NS  
    bj>v|#r^  
     <YhB8W9 P  
    3. 光栅级次通道的选择 noml8o  
    4;0lvDD  
     lrIS{MJ+-  
       zGA q-<  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 opy("qH  
     ~l]ve,W[  
    1. 光栅配置和对准 W"}M1o  
    @oV9)  
     CkoL TY  
    C8 xZ;V]  
    → 查看完整应用使用案例 |ZRagn30  
     pgQV/6  
    2. 基底处理 z6jc8Z=O  
    LXC9I/j/  
      ]<cK";  
    d9;g]uj`  
    3. 谐振波导光栅的角响应 )GM41t1i  
    &3J_^210  
     }dWq=)*  
    SEGri#s  
    4. 谐振波导光栅的角响应 %t" CX5 n  
    V@ cM|(  
     XBb~\p3y  
       Py@wJEo  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 7BK0}sxO  
     ->g*</  
    1. 用于超短脉冲的光栅 X\@C.H2ttY  
    R3;Tk^5A  
    V-Sd[  
    xp }hev^@$  
    →     查看完整应用使用案例     _m gHJ0v'  
    ?fUlgQ }N  
    2. 设计和建模流程 <UV1!2nv*  
    *E/`KUG]  
     'B 43_  
    `_`QxM  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 :U3kW8;UMP  
    vd 0ljA  
     .<x&IJ /  
     
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