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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。 H#1/H@I#  
    /A_ IS`  
     6R?J.&|  
    ~ 9'64  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 u52@{@Ad  
    iA%3cpIc(Z  
     单光栅分析 ^6Xio6W  
    −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。 yLI=&7/e@  
    −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。 |ejrE,~1vb  
    [V1gj9t=,  
    wl! 'Bck=  
     系统内的光栅建模 M>0~Ek%3  
    +|o -lb  
    −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.JB&~/rO  
    −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。 bf}r8$,  
     /0(4wZe~?  
    BL]^+KnP  
    _Jx?m  
    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。 EkJo.'0@  
      *A_  
    3. 系统中的光栅对准 s  n?  
    8^M5u>=t;  
    {VI%]n{M  
     安装光栅堆栈 ;1"K79  
    −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）。 8fdOV&&D~i  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 |>[w $  
     堆栈方向 u |#ruFR  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 @UvjJ  
    71f]KalqL  
    V @8X .R>  
    OY?uqP}c  
    CNP?i(Rk  
     安装光栅堆栈 SLBKXj|  
    - 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）。 %S@XY3jZY  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 {5*+  
     堆栈方向 sX@e1*YE_  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 gzw[^d  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 o6{XT.z5qx  
    CIV6 Qe"<  
     +K+ == mO&  
    ib& |271gG  
    SqEO ] ~  
     横向位置 :?lSa6de  
    −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。 `7'(U)x,F  
    −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。 W&rjJZY6  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 #&DJ3(T  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 po{f*}gas]  
     通过组件定位选项。 Av/|={i  
    xXLKL6F(\  
    ncihc$V<  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     ?5Lom#^  
    R|tjvp-[}  
    Ndx='j0  
     单光栅分析 r Cmqq/hZ  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 GT'%HmQI  
     系统内的光栅建模 Kz'W |  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 rJZ-/]Xf!6  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 Hjlx,:'M  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ]%NCKOM  
    n) `4*d$`  
     zYH6+!VBH#  
    egKYlfe"  
    5. 光栅级次通道选择 _*&<hAZj  
    YMz[je  
    KA.@q AEB  
     方向 GVFD_;j'  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 HaLEQ73  
     衍射级次选择 1=#`&f5f&  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 !74*APPHR  
    - 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。 ~*G I<n  
     备注 vUj7rDT|  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 K@ W~  
    $YL} rM  
     <sd Qvlx$-  
    a#KxjVM  
    6. 光栅的角度响应 <:/V`b3a  
    Ip?Ueaei  
    gNe{P~ $=  
     衍射特性的相关性 H2|w  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 >oLM2VJ  
    - 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。 mnG\UK,k  
    - 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） `/Z8mFs Y  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 vE{QN<6T  
    T*LbZ"A  
     ijC;"j/(  
    |1rBK.8  
    示例＃1：光栅物体的成像 x+%lNR  
     >e8 t  
    1. 摘要 &a1agi7M  
    ZH/|L?Q1U  
     b>;5#OQfn  
    awMm&8cIM  
    → 查看完整应用使用案例     5wr0+Xo  
    TlAY=JwW  
    2. 光栅配置与对准 KvC:(Vqj  
       7*u0)Hog  
    W@/D2K(  
    0p&:9|'z  
     bm(0raugs  
    %`%1W MO  
     ^8E/I]-  
    3. 光栅级次通道的选择 Xdw%Hw  
    0d.lF:  
     mrk Q20D  
       i^="*t\i  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 b- %7@j  
     J:p nmZ`X  
    1. 光栅配置和对准 N4'b]:`n  
    4Uz6*IQNl  
     0+M1,?+GfF  
    W:hR8 1ci  
    → 查看完整应用使用案例 S\GG(#b!  
     \fh.D/@  
    2. 基底处理 S ^2'O7uj  
    PDM>6U  
     ;/ >~|@  
    x&8fmUS:@;  
    3. 谐振波导光栅的角响应 @^#y23R U  
    />)>~_-3  
     v" y e\ZG  
    ,T"(97"  
    4. 谐振波导光栅的角响应 aD 24)?db-  
    o %Pi;8  
     u[fQvdl  
        LlnIn{C  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Iu%/~FgPj{  
     B<LQ;n+  
    1. 用于超短脉冲的光栅 j&[63XSe  
    Y==# yNwM  
    D)4p8-=t  
    Ypha{d  
    →     查看完整应用使用案例     hW _NARA  
    5as';1^P&*  
    2. 设计和建模流程 +xFtGF)  
    -&@[]/  
     E8#y9q  
    |LiFX5!\  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 hTH"jAC+  
    B_c(3n-"  
     sW|u}8`  
     
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