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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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    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。 -"h;uDz|z  
    ""1^k2fj  
     sZL#xZ5 Df  
    u#V5?i  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 1}:bqI.<W  
    ,Td!|~I|j6  
     单光栅分析 Ju3*lk/j-  
    −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。 )d$glI+  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 -R%<.]fJ  
    L\&<sy"H  
    ]"1`+q6i  
     系统内的光栅建模 GA?87N  
    ywb4LKD  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 E !a|Xp  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 -#2)?NkeE  
     )YX 'N<[  
    qZh1`\G  
    P  '>SmQ  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 |d*&y#kV  
     9XRZ$j}L  
    3. 系统中的光栅对准 9P~\Mpk  
    Q`rF&)Q5  
    t@R ?Rgu3  
     安装光栅堆栈 8g:;)u4$P  
    −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）。 C!R1})_^  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 $`wMX{  
     堆栈方向 1 29q`u;  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 2Ri{bWi  
    H]$)Eg%6  
    g"?Y+j  
    qnoNT%xazo  
    MH{GR)ng:9  
     安装光栅堆栈 "v`   
    - 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）。 r4QxoaM  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 UQ+?\wi*  
     堆栈方向 2A\,-*pc  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 e][B7wZ  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 `X`2:@gQ  
    aS pWsT  
     u6_@.a}  
    |6(ZD^w  
    Fb4`|  
     横向位置 m <w "T7  
    −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。 `8I&7c  
    −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。 g=2Rqi5  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 L}FO jrN  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 K\$J4~EtG  
     通过组件定位选项。 OzQ -7|m'J  
    13+<Q \  
    \N4 y<  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     _^ 'I  
    ,N e;kI  
    GN0`rEh  
     单光栅分析 ~>:Z6Le@   
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 IR-dU<<9O  
     系统内的光栅建模 T<L^N+<,{N  
    - 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。 ylB7*>[  
    - 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。 sk 2-5S  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 GHHav12][  
    +]|Z%;im  
     $YXMI",tt<  
    r)1'ePI"  
    5. 光栅级次通道选择 %uoQ9lD'  
    0k'e:AjP  
    oh KCdT~  
     方向 cI=r+ OGk*  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 N,f4*PQ  
     衍射级次选择 aj"M>zd*}  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 RiTa \  
    - 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。 =Me5ft w  
     备注 J8"[6vId~  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 K3' niGT  
    k $f Gom  
     Q3 eM2i8Y  
    ` iJhG^w9M  
    6. 光栅的角度响应 X5]TY]  
    ncX/L[L  
    Sje wuIi1  
     衍射特性的相关性 =fYL}m5E  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 hx f'5uc  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 u1~9{"P*  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） g >'p>}t  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 -PnyZ2'Z  
    `xc^_781\  
     +dP L>R  
    /%I7Vc  
    示例＃1：光栅物体的成像 +*n-<x5"  
     Qf| U0  
    1. 摘要 H%1$,]F  
    p)=~% 7DV  
     WH$e2[+Y  
    6AP~]e 8  
    → 查看完整应用使用案例     6SC,;p=  
    yg2uC(2  
    2. 光栅配置与对准 `?y<>m*  
       6MG9a>=  
    Pe_!?:vF  
    ooj~&fu  
     mC z,2K|^~  
    'i8 U  
     JI/_ce  
    3. 光栅级次通道的选择 a6h>=uT [  
    kip`Myw+  
     ^Q{Bq  
       om3`[r[{  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 ?,=f\Fz!  
     ,=~z6[  
    1. 光栅配置和对准 ;oNhEB:F  
    v6GsoQmA   
     ~RBrSu)  
    r{sebE\ ;  
    → 查看完整应用使用案例 ;&b%Se@#p  
     3:5DL!Sm8J  
    2. 基底处理 y#<MV H  
    /_\#zC[  
     >|o_wO  
    T%F0B`  
    3. 谐振波导光栅的角响应 >m'x8xB=  
    5y} v{Ijt  
     oW$s xS  
    >az;!7~cD  
    4. 谐振波导光栅的角响应 @cq`:_.[  
    9]>iSG^H  
     46h@j>/K  
       AY SSa 1}  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 + zkm(  
     qUo-Dq>  
    1. 用于超短脉冲的光栅 dp5f7>]:(  
    zTD@  
    )2Hff.  
    `*\{.;,]#  
    →     查看完整应用使用案例     up%Z$"Y  
    %g cc y|  
    2. 设计和建模流程 (X6sSO  
    p{=QGrxB*  
     1j\aH&)GH  
    (vJ2z =z  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 8V$3b?]  
    ~SjZk|  
     plV7+?G  
     
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