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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。 0j$\k|xFXZ  
    1b5Z^a<u  
     2f,8Jnia  
    [?]N GTr#  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ;wv[';J  
    RHF"$6EAFG  
     单光栅分析 8em'7hR9  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 V%,,GmiU]  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 Kr}RFJ"d  
    r&u1-%%9[  
    ?WI v4  
     系统内的光栅建模 q*hn5K*  
    W5|{A])N  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 t~+M>Fjm?d  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 =M\yh,s!  
     S:xXD^n#H  
    ,1 -%C)  
    ~;"eNg{ T  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 [OC( ~b  
     q\fbrv%I4  
    3. 系统中的光栅对准 TFSdb\g  
    &h5Vhzq(<  
    VUP|j/qD  
     安装光栅堆栈 A*h8 o9M  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 b_x!m{  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 E?w#$HS  
     堆栈方向 8F sQLeOE  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ndSu-8?L  
    RD`|Z~:q:K  
    Ac_P^  
    xdSMYH{2A  
    Gs: g  
     安装光栅堆栈 )~'UJPK  
    - 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）。 !yNU-/K  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 # qd!_oN  
     堆栈方向 u Kx:7"KD  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 ,N$Q']Td  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 7 [Us.V@  
    "aGmv9\  
     S>lP?2J  
    z~H1f$}  
    w-).HPe  
     横向位置 @&*TGU  
    −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。 5gz^3R|`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。  exWQ~&  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 A}(xH`A  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 xW"O|x$6  
     通过组件定位选项。 VwR\"8r3  
    m[%356u  
    '(K4@[3t  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     `xM*cJTZ  
    jOhAXe;~X{  
    a^_K@  
     单光栅分析 d V%o:@Z  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 b:(+d"S  
     系统内的光栅建模 ~ <1s[Hu  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 &v:zS$m>  
    - 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。 FBE|pG7  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 MR "f)  
    0Gu77&  
     Sct  
    pj%]t  
    5. 光栅级次通道选择 TQ\#Z~CbK{  
    ?>7\L'n=5I  
    ;adZ*'6u  
     方向 a"s2N%{  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 bU gg2iFS  
     衍射级次选择 :$I "n\  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 *twGIX  
    - 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。 =p|IWn{P  
     备注 u^Cl s!C  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 CC^D4]ug  
    s}JifY`  
     xxGm T.&  
    yBK$2to~  
    6. 光栅的角度响应 Rd8mn'A  
    gV)/lDEM5  
    WvU[9ME^)  
     衍射特性的相关性 GUL~k@:_k  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Vg62HZ |  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 W~H`{x%Av>  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） -3(*4)h7  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 |X{j^JP 5  
    U*nB= =  
     K^x{rn.Zf  
    +;+G+Tn  
    示例＃1：光栅物体的成像 &._"rhz  
     3MX#}_7A  
    1. 摘要 @zGF9O<3,@  
    5 CnNp?.t^  
     o2|#_tGNUy  
    WG,Il/  
    → 查看完整应用使用案例     C32*RNG?U  
    e&ti(Q=  
    2. 光栅配置与对准 [fCnq  
       XK~HfA?  
    gwNZ`_Q  
    t tr`  
     6[t(FcS  
    P}'B~ ~9W  
     (KO]>!t  
    3. 光栅级次通道的选择 t=lDN'\P  
    m +A4aQ9  
     h[! @8  
       ( x% 4*  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 bD)"Jy  
     m p_7$#{l  
    1. 光栅配置和对准 lDBAei3iB  
    'Rnzu0<lF  
     = 1veO0  
    Ot.v%D`e 5  
    → 查看完整应用使用案例 xd `MEOY  
     _an 0G?7  
    2. 基底处理 8(ZQM01;  
    nh7_ jEX  
     ~%lUzabMa  
    [qY yr  
    3. 谐振波导光栅的角响应 Q~.t8g/  
    #P!<u Lc%  
     I[rR-4.F]  
    /7#MJH5b6  
    4. 谐振波导光栅的角响应 6RIbsy  
    N, u]2,E  
     AP z"k?D0  
       #Fo#f<b p  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 E el*P M  
     +*W lj8  
    1. 用于超短脉冲的光栅 ;4dFL\KU  
    kE6/d,  
    F6J]T6 Y  
    +<$nZ=,hsy  
    →     查看完整应用使用案例     )AEtW[~D  
    ]Vj($O:  
    2. 设计和建模流程 An}RD73!w  
    M_+W5Gz<  
     N,B!D~@  
    34CcZEQQ  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 vx7=I\1  
    7V@r^/`8N  
     P3!@}!r8  
     
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