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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。 m|;gl|dTB  
    l\!`ZhM,  
     o5YL_=7m  
    mE'HRv  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Xc&J.Tw#4*  
    -a l  
     单光栅分析 R8YU#D (Q  
    −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。 'j?H >'t{  
    −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。 uZ+"-Ig  
    vbtjPse  
    >.H}(!  
     系统内的光栅建模 "*S_wN%  
    - ^Y\'y2  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 s=1k9   
    −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。 E 0OHl  
     JdUI:(  
    :.f( }sCS  
    *|cs_,3  
    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。 DcC|oU[  
     L-m' #  
    3. 系统中的光栅对准 dz/3=0  
    fP- =wd  
    H`yUSB IP  
     安装光栅堆栈 _bv9/#tR  
    −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）。 7.+vp@+  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 x]608I T  
     堆栈方向  .4Mc4'  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 BqavI&1=  
    ^* CKx  
    U.=TjCW  
    K_;?Sr=  
    k9&W0$I#  
     安装光栅堆栈 dZddo z_  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 ) bd`U  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 d" a\`#  
     堆栈方向 !u/c'ZLZ>  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 -vh\XO  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 %fXgV\xY  
    IK8" 3+(  
     j9}.U \  
    ]6MXG%  
    n" vO?8Sx  
     横向位置 _^$F^}{&  
    −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。 m6@;!*Y  
    −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。 1l^ `  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 Z}IuR|=  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 [vnxp/v/<  
     通过组件定位选项。 r jnf30  
    gEmsPk,  
    s -F3(mc(  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     B9`_~~^U5  
    =`!# V/=  
    }_Y\6fcd  
     单光栅分析 Z5*O\kJv  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 |T*t3}  
     系统内的光栅建模 }kJ9< h,  
    - 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。 vCtnjWGX}/  
    - 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。 %4/X;w\3  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 yATXN>]l  
    bOr6"nn  
     Hx9lQ8  
    $SzuUI  
    5. 光栅级次通道选择 H.O&seY  
    *N](Xtbj  
    D/z*F8'c  
     方向 /g!X[rn7Q  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 d:h X3  
     衍射级次选择 0{stIgB$  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 m'2EiYX$}\  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 n]K{-C;  
     备注 9 vNz yh\  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 }dEf |6_  
    = d!YM6G  
     cejD(!MKe  
    iP?lP= M  
    6. 光栅的角度响应 2p*L~! iM  
    b^<7@tY  
    %D ,(S-Uj  
     衍射特性的相关性 xz}=C:s  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 \~T&C5  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 8>:u%+ C1c  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） Enhrkk  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 \obM}caT  
    T 0?9F2  
     CSr2\ogT  
    Emv9l~mIu  
    示例＃1：光栅物体的成像 mvyOw M  
     I$f'BAw  
    1. 摘要 hNF,sA  
    n%{oFTLCo  
     Gx(%AB~9$  
    KwxJ{$|xH  
    → 查看完整应用使用案例     wR9gx-bE 4  
    .b<wNUzP  
    2. 光栅配置与对准 }G<A$*L1  
       %z["TVH  
    :Lq=)'d;6  
    mXUe/*r0T  
     Bs<LJzS{V  
    8qs8QK  
     =jvN8R*[  
    3. 光栅级次通道的选择 uJJP<mDgA  
    U> {CG+X  
     22D,,nC0+=  
       tBE-:hX*  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 (FOJHjtkM  
     h6e,w$IL  
    1. 光栅配置和对准 t=dZM}wj_\  
    D^w<V%] .  
     m8&XW2S  
    o q cu<]  
    → 查看完整应用使用案例  >fgV!o4  
     a0cW=0l=  
    2. 基底处理 fXAD~7T*s  
    *G,r:Bnb  
     !)uXCg9U  
    Y= ^o {C6  
    3. 谐振波导光栅的角响应 bpfSe  
    `,6^eLU  
     \LDcIK=  
    _B\X&!G.  
    4. 谐振波导光栅的角响应 #EO],!JM  
    15!b]':  
     i$4lBy_2  
       s9BdmD^|#  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 /S%!{;:  
     Ht%O9v  
    1. 用于超短脉冲的光栅 A|P `\_  
    b/eo]Id]  
    |1Ko5z  
    - o sxKT:  
    →     查看完整应用使用案例     9;EY3[N  
    ~Nl`Zmn(A|  
    2. 设计和建模流程 Q9 RCN<!  
    LP}YH W/  
     "4i_}  
    CV6W)B%Se  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 -!ERe@k(  
    /M~rmIks  
     u9dL-Nr`  
     
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