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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。 I uhyBo  
    80:na7$)#  
     c#U x{^ZE  
    .}a@OLJd  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 0]i#1Si~@  
    C5;"mo-  
     单光栅分析 c5O1h8  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 PT>,:zY  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 ?uh7m 2l0D  
    Ur5X~a\y  
    c;wt9J.f  
     系统内的光栅建模 EY> %#0  
    ,uDB ]  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 QN*'MA"M  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 2+y4Gd 7  
     Q.vtU%T  
    nFxogCn   
    *B@<{x r  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 &8~U&g6C  
     ]9b*!n<z  
    3. 系统中的光栅对准 MPM_/dn-  
    ! =|{  
    OP``g/x)  
     安装光栅堆栈 9)mJo(  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 xr.fZMOh4  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 IjNE1b$  
     堆栈方向 Av+R~&h  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 CUY2eQJ{U  
    >f}rM20Vm  
    INcJXlv  
    ;QW)tv.y  
    Fvi<5v  
     安装光栅堆栈 ihs@ 'jh  
    - 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）。 umD .  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 D Q~+\  
     堆栈方向 ]]9eUw=  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 S@T> u,t'  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 LH0\SmhU  
    +F4xCz7f  
     <fN?=u+  
    fa"eyBO50  
    tXPS@4F  
     横向位置 ioh_5 5e  
    −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。 -u)06C*39  
    −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。 7F.>M  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 [,G]#<G?q  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 .B>|>W O  
     通过组件定位选项。 K;S&91V)=  
    zBqr15  
    [=..#y!U  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     [wIyW/+  
    #YhKAG@|  
    /C3=-Hp  
     单光栅分析 Q_M2!qj  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ezHj?@  
     系统内的光栅建模 /kNr5s  
    - 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。 pE15[fJ`  
    - 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。 5.5dB2w  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 DHm$gk  
    P'Rr5Xa  
     qlDLZ.  
    jZ.+b j >  
    5. 光栅级次通道选择 NE3G!qxL  
    >8jDW "Ua  
    ~hP[[?  
     方向 !)_5z<  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 (7-K4j`   
     衍射级次选择 | M-@Qvgh  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 e#&[4tQF  
    - 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。 R)G'ILneV  
     备注 ,cgC_ %  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 yvNYYp2r  
    Og-M nx3  
     T73saeN  
    0~BQ8O=+mn  
    6. 光栅的角度响应 V}@c5)(j  
    ;41s&~eR  
    Cg)#B+  
     衍射特性的相关性 QIo|t!7F  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 3/]J i^+  
    - 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。 KasOh"W.P  
    - 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） {zmo7~=  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 r|0C G^:C  
    iHQFieZ.E  
     _VR4 |)1g  
     '6 w|z^  
    示例＃1：光栅物体的成像 Gs*ea'T)  
     bu@Pxz%_  
    1. 摘要  0fNWI  
    -YS n 3=  
     2Uu,Vv  
    =fG(K!AQ  
    → 查看完整应用使用案例     BWw7o{d  
    c.jnPVf:  
    2. 光栅配置与对准 lywcT! <  
       xZ4\.K\f]  
    aU#8W.~  
    Ig$5Ui  
     VO++(G)  
    REFisH-  
     l  4~'CLi  
    3. 光栅级次通道的选择 zA( 2+e 7  
    V@cRJ3ZF  
     S,Tm=} wj  
       eb.`Q+Gb  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 y"7TO#  
     ^_2Ki   
    1. 光栅配置和对准 ?e&CbVc4  
    oJXZ}>>iT  
     x1A^QIuxO  
    'fK_J}+P  
    → 查看完整应用使用案例 ]1D>3  
     XXe7w3x{  
    2. 基底处理 S7N54X2JwL  
    ) e;F@o3  
     nJ2l$J<  
    B%'Np7  
    3. 谐振波导光栅的角响应 mc9$"  
    YXD1B`23  
     !gJAK<]iW  
    ?&/9b)cS  
    4. 谐振波导光栅的角响应 ~zYp(#0op  
    ?A2EuvQH]  
     DYzVV(_J"  
       /0@}7+&  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 %}$6#5"';  
     ;5y!,OF6  
    1. 用于超短脉冲的光栅 ;&:UxmTf  
    }8x[  
    EHo"y.ODg  
    2hU4g e?6  
    →     查看完整应用使用案例     b\^Sz{  
    eZ  ]6 Q  
    2. 设计和建模流程 i<=@ 7W  
    fI"`[cA"]  
     B_}=v$  
    2.; OHQTE  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 ncS^NH(&  
    ixfkMM ,W  
     +8 6\&y)  
     
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