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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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    光币
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    光券
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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。 @{n"/6t  
    .FYxVF.  
     @ LPs.e  
    m~c6b{F3Z-  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 v'=$K[_  
    vLCyT=OB`  
     单光栅分析 icS% ])3LF  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 !p #m?|Km  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 \USl 9*E  
    2 8>  
    {8]Yqx)1]]  
     系统内的光栅建模 q#D-}R_RN  
    ZP-^10  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 u]0{#wu;g  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 bbNN$-S|  
     =^ZDP1h/}  
    c6-~PKJL  
    aN UU' [  
    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。 V) xwlvX  
     ZQ1,6<^9i[  
    3. 系统中的光栅对准 f^Io:V\  
    qL2!\zt>g  
    +-2W{lX  
     安装光栅堆栈 'Hf+Y/`  
    −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）。 h8XoF1wuw  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 -8zdkm8k  
     堆栈方向 p ; ]Qxh  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 }vK8P r%  
    zy'e|92aO  
    a=_:`S]}  
    6K7DZ96L  
    _|jEuif  
     安装光栅堆栈 7H])2:)  
    - 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）。 .RW&=1D6  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 dp}s]`x+  
     堆栈方向 DMdVE P"m  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 k^@dDLr"  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 mE"(d*fe'  
    #=uV, dw  
     /$NR@56 \  
    D]=V6l=  
    1`Z:/]hl  
     横向位置 do[w&`jw8  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 7TW&=(  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 W\EvMV"  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 vJj}$AlI  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 {[ pzqzL6  
     通过组件定位选项。 2`^M OGYk  
    [Smqe>U 1  
    :@4+}  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     y$8S+N?>  
    Egt !N  
    719lfI&s  
     单光栅分析 i~"lcgoO  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 * ,L e--t  
     系统内的光栅建模 k 1l K`p  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 qm/#kPlM  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 dv cLZK  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 M 4E|^p=5  
    RF}R~m9]  
     ujWC!*W(Q  
    bfq%.<W  
    5. 光栅级次通道选择 Z&|Dp*Z  
    BU<Qp$ &  
    : #OaE,  
     方向 tISb' ^T  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 4(? Z1S  
     衍射级次选择 /H*[~b   
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 1* ?XI  
    - 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。 {)I&&fSz  
     备注 fQxlYD'peb  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 X`C ozyYuD  
    ,&iEn}xG7i  
     m KJO?7tj  
    q*!Vyk  
    6. 光栅的角度响应 0.wNa~_G|  
    CG ,H  
    rRX F@  
     衍射特性的相关性 vt#&YXu{A  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 JMfv|>=  
    - 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。  _ 'K6S  
    - 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） FwV5{-(  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 <u  ImZC  
    J ql$ g  
     bo#?,80L}`  
    Lh-+i  
    示例＃1：光栅物体的成像 Wb5n> *  
     p#N2K{E  
    1. 摘要 ll ^I ;o0  
    8CUl |I ~  
     ] u\-_PP  
    ;ykX]5jGh  
    → 查看完整应用使用案例     h^f?rWD:nz  
    })?KpYk  
    2. 光栅配置与对准 G%dzJpC(  
       {>d\  
    C;YtMY:  
    6u,w  
     ?]\v%[ho  
    Yq:+.UU  
     fM3ZoH/  
    3. 光栅级次通道的选择 8#|PJc  
    L4<=,}KS  
     brdY97s4  
       ^qtJcMK+hq  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 lT8^BT  
     {A\y 4D@  
    1. 光栅配置和对准 7-}/{o*,5  
    ,Qt2?  
     KkSv2 3In  
    S Q`KR'E  
    → 查看完整应用使用案例 ([NS%  
     #U6~U6@  
    2. 基底处理 lrmz'M'  
    .G>6_n3  
     ]eI|_O^u  
    lmx'w  
    3. 谐振波导光栅的角响应 m$bNQ7  
    Gu%}B@4^  
     AE4>pzBe  
    Zv8G[(  
    4. 谐振波导光栅的角响应 b\+9#)Up@  
    F"a31`L>H  
     Bz6Zy)&sAL  
       H?j}!JzAC  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 AA K}t6  
     t8B==%  
    1. 用于超短脉冲的光栅 <a=k"'0  
    l_ycB%2e^  
    'In qa;TQz  
    7;NvR4P%  
    →     查看完整应用使用案例     lLZ?&z$  
    Q46sPMH+_  
    2. 设计和建模流程 ] dHV^!  
    D?P1\<A~  
     zqb3<WP"  
    #}zL?s^G  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 d<v)ovQJ]  
    XLFo"f  
     u/4|Akui  
     
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