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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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    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。 !RV}dhI  
    K*>lq|i u  
     |dXmg13( -  
    {/N4/gu  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 _&P![o)x  
    \59+JLmP4  
     单光栅分析 v*kTTaU&  
    −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。 k/Z}nz   
    −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。 .Um.dXBYU  
    .7" f~%&oP  
    \xwE4K  
     系统内的光栅建模 9 u{#S}c`  
    :Fm)<VN"  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 z>~Hc8*]3  
    −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。 -W2 !_  
     r\Zz=~![<  
    ^8-CUH\  
    qlO(z5Ak  
    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。 *22}b.)  
     wj /OYnMw  
    3. 系统中的光栅对准 4$C:r&K  
    Q u{#4qToA  
    qhc3 oRe  
     安装光栅堆栈 lUbQ@7a<'  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 <GT&q <4w  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ZBi|B D  
     堆栈方向 j'g':U  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 %&0_0BU  
    UoCFj2?C  
    +Ccj @#M;  
    Cwl#(; @  
    6x7pqH M  
     安装光栅堆栈 f 0D9Mp  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 l*rli[No  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 \hoYQK j  
     堆栈方向 1 :<f[l  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 Ou>L|#=!  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 eJlTCXeZ|  
    ED [` Y.;  
     '#L.w6<B  
    -AWL :<  
    ,onOwPz  
     横向位置 bVaydJ*  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 ;rC)*=4#  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 [9Q}e;T  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 W{B)c?G]  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 S2T~7-  
     通过组件定位选项。 :+: vBrJm  
    d2Pqi* K  
    ,'N8Ivt  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     =8#$'1K,v  
    >VIb|YA  
    ?VaWOwWI  
     单光栅分析 .93B@u  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 h2<Y*j  
     系统内的光栅建模 .sCi9d WR  
    - 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。 8&+m5x S  
    - 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。 x=s=~cu4,  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 OFH!z{*  
    pu3ly&T#a_  
     SFP%UfM<  
    HuzHXn)  
    5. 光栅级次通道选择 b5NPG N  
    h' #C$i  
    %\<SSp^n  
     方向 4AA3D!$  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 &Cv0oi&B  
     衍射级次选择 rRgP/E#_  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 [ed6n@/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。 (nL''#Ka  
     备注 ]N<:6+  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 Teo&V  
    >AFX}N#  
     Ut|G.%1Vd%  
    KPW2e2{4@  
    6. 光栅的角度响应 A 9\]y%!  
    |1M+FBT$w  
    [(Jj@HlP6T  
     衍射特性的相关性 (x"TM),Q  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 m 3k}iIU7  
    - 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。 'a1%`rzm  
    - 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） Rd#V,[d  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 * }\}@0%  
    q4Z9;^S  
     s{q)P1x  
    [ QHSCF5  
    示例＃1：光栅物体的成像 ^ hoz<Ns  
     LY> -kz]  
    1. 摘要 7NG^I6WP-  
    !w+A3Z>V  
     z^xrB$8 u  
    4^|;a0Qy]  
    → 查看完整应用使用案例     YS7R8|  
    F?>rWP   
    2. 光栅配置与对准 CY{`IZ  
       #a : W  
    \:`'!X1*U  
    %x Xib9J  
     dM|&Y6  
    "w0[l"3 V  
     Av3qoH)[<  
    3. 光栅级次通道的选择 *C>B-j$  
    H ?ZlJ|/c  
     ,sU#{.(  
       Y%1 J[W  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 vO2I"Y*\  
     qJ\tc\  
    1. 光栅配置和对准 Mwm=r//  
    Q2 tM~  
     ^g[,}t:/d  
    f(Hh(  
    → 查看完整应用使用案例 3F/05}d`  
     IIn0w2:i  
    2. 基底处理 m@qM|%(0x  
    OIT9.c0h  
     w>RBth^p  
    Ib$*w)4:  
    3. 谐振波导光栅的角响应 |(mr&7O  
    >O7ITy  
     S}0W<H P  
    *)PCPYB^  
    4. 谐振波导光栅的角响应 A..,.   
    N{lj"C]L  
     <ZF,3~v?  
       b?h)~j5  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ]}K\&ho2  
     ^iWcuh_n  
    1. 用于超短脉冲的光栅 < C{-ph  
    pI__<  
    CA0SH{PdW&  
    c^N'g!on  
    →     查看完整应用使用案例     _;8aiZt|u  
    mY}_9rTn|  
    2. 设计和建模流程 T?p' R  
    Afpj*o  
     zvvF 9  
    ]e*Zx;6oi  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 H|E{n/g  
    >g):xi3qK  
     ,&wTUS\  
     
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