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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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    在线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。 (C)p9-,  
    f`66h M[  
     yEQs:v6L~  
    k~z Iy;AZ  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 wwcBsJ1{  
    ku M$UYTTX  
     单光栅分析 o[D9I hs  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 _GPl gp:  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 ] @fk] ]R  
    }W,[/)MO  
    r#mx~OVkk  
     系统内的光栅建模 q- d:TMkc  
    (&x['IR  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 6;5Ss?ep  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 "5$B>S(Q  
     P{^6v=8)  
    Nmh*EAJSy  
    ]')RMg zM*  
    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。 El"Q'(:/U  
     S:ztXhif>  
    3. 系统中的光栅对准 #C@FYO f*  
    .(2ik5A%9  
    ;i+#fQO7Q  
     安装光栅堆栈 x'R`. !g3  
    −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）。 koi^l`B$  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 R@rBEW&  
     堆栈方向 0#^v{DC  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ^_mj  
    U~7c+}:c  
    "g8M0[7e3  
    b>JDH1)  
    |$_sX9\`?|  
     安装光栅堆栈 y"wShAR  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 FzC'G57Kl  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 7Hu3>4<  
     堆栈方向 ,s;Uf F  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 nzeX[*  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 jRV/A!4  
    SasJic2M  
     *-p}z@8  
    :*\Pn!r  
    _:27]K:  
     横向位置 h9W^[6  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 !g2+w$YVa  
    −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。 6)Lk-D  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 #>+HlT  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 b|W=pSTY  
     通过组件定位选项。 6!FQzFCZq  
    pyvSwD5t  
    C;urBsC  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     A^<iL  
    \)|hogI|f  
    P";'jVcR  
     单光栅分析 '!$Rw"K.  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 #;nYg?d=  
     系统内的光栅建模 yz8jw:d^-  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 o " #\ >  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 aw42oLk  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 6NHX2Ja  
    0"bcdG<}  
     ?5 7Sk+  
    g}',(tPMZ  
    5. 光栅级次通道选择 _5N]B|cO  
    uW36;3[f#1  
    n6a`;0f[R  
     方向 oILZgNe'  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 :6\qpex  
     衍射级次选择 9qG6Pb  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 )Z9>$V$j  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 s-T\r"d=j  
     备注 dlTt _.  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 \P`hq^;  
    6,{$J  
     k+pr \d~  
    ^.NU|NQi'  
    6. 光栅的角度响应 ,nDaqQ-C!!  
     a!AA]  
    B_m8{44zM  
     衍射特性的相关性 gSQJJxZ{?  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 AkQ ~k0i}b  
    - 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。 hZ  
    - 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） I&W=Q[m  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 _"rgET`vW  
    @2 fg~2M1  
     f=K]XTw~  
    5]Y?m'  
    示例＃1：光栅物体的成像 ^3L0w}#  
     v,>Dbxn  
    1. 摘要 Z}Ft:7   
    @r/n F5  
     b}TS0+TF  
    HRfYl,S,  
    → 查看完整应用使用案例     _>X+ZlpU:  
    b!5~7Ub.No  
    2. 光栅配置与对准 xYpd: Sm  
       dVT$VQg  
    9m~p0ILh  
    `&ckZiq  
     U#WF ;q0L  
    (M.&^w;`,  
     x-&@wMqkc  
    3. 光栅级次通道的选择 &Ys<@M7E:  
    6zuTQ^pz  
     t=W}SH  
       57']#j#"hj  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 -fW*vE:  
     hy"\RW  
    1. 光栅配置和对准 9Y_HyOZ*GX  
    K/yxE|w<  
     :(*V?WI  
    )cMh0SGcM1  
    → 查看完整应用使用案例 _TQj~W<  
     XYOC_.f1  
    2. 基底处理 68C%B9.b'  
    30T)!y  
     _H7x9 y=  
    PmEsN&YP]  
    3. 谐振波导光栅的角响应 kzUIZ/+ZL,  
    EDl!w:  
     V#gK$uv  
    eF-."1  
    4. 谐振波导光栅的角响应 $1L> )S  
    rlSeu5X6  
     7CURhDdk  
       ~YWQ2]  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ywmo#qYe  
     ,G?WAOy,  
    1. 用于超短脉冲的光栅 E,x+JeKV  
    `%9 uE(  
    bI9~jWgGp  
    LG|fq/;  
    →     查看完整应用使用案例     Gk&)08  
    a P@N)"  
    2. 设计和建模流程 Ww+IWW@  
    !")tU+:  
     T<Z &kYU:R  
    paE[rS\  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 Ee%%d  
    U@)eTHv}6  
     ,~@X{7U  
     
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