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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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    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。 vI|As+`$d  
    ) Fx ?%  
     t%$@fjz  
    c{VJ2NQ+  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 e T-9  
    L=g_@b   
     单光栅分析 eO[c lB  
    −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。 lkwh'@s.  
    −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。 VDpxk$a  
    %E.S[cf%8&  
    U0IE1_R  
     系统内的光栅建模 N,|r1u9X#  
    H#Q;"r3  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 hy!6g n  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 F. T@)7  
     .[(P  
    &D*8l?A/1f  
    7"K^H]6u30  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 ~!] m6/  
     !Rqx2Q  
    3. 系统中的光栅对准 uA%Ts*aN  
    }N]!0Ka  
    KTv4< c]  
     安装光栅堆栈 [b;Uz|o  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 ET+'Pj3  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 kFLT!k  
     堆栈方向 jCQho-1QN  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 _-TOeP8#94  
    h[Mdr  
    DxfMqH[vs  
    7Ud'd<  
    ZAeQ~ j~  
     安装光栅堆栈  Q; 20T  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 Bc[6*Y,%T  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 e1uMR-Q  
     堆栈方向 c[:Wf<% |  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 wko2M[  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 }p*?1N  
    4By]vd<;=  
     Kj!Y K~~  
    liD47}+  
    ?gG,t4D  
     横向位置 q,@+^aZ  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 H&K3"Ulw  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 l&|)O6N  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 U`1l8'W}:#  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 \JU{xQMB  
     通过组件定位选项。 >?V<$>12  
    H"D 5 e  
    0!_*S )  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     (3O1?n[n  
    fYn{QS?  
    WgPgG0VJE  
     单光栅分析 H%C\Uz"o  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 $T/#1w P  
     系统内的光栅建模 f~*K {7  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 HamEIL-l.  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 )E~_rDTl  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ppFYc\&=  
    :'Xr/| s  
     @'gl~J7  
    +c r  
    5. 光栅级次通道选择 n;qz^HXEJ  
    ,R}Z=w#  
    Mr.JLW  
     方向 {XHk6w *-  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 GA ik;R  
     衍射级次选择 pyF5S,c  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 _>i|s|aW  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 JCcQd 01z  
     备注 |z+9km7,  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 )UP8#|$#T  
    df ?eL2v  
     C fSl 54  
    -5xCQJ[  
    6. 光栅的角度响应 NQR^%<hU  
    u}m.}Mws  
    -ek1$y9)  
     衍射特性的相关性 ob]dZ  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ?@3&dk~ni  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 o\60 n  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） 5%& ]  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 h ~fWE  
    jN{Zw*  
     5& *zY)UL  
    ]?&H^"=  
    示例＃1：光栅物体的成像 j8c6[ih  
     YLmjEs%  
    1. 摘要 6g|#ho1Bbs  
    `VXZ khm  
     Of#K:`1@  
    6qDfcs  
    → 查看完整应用使用案例     _4!{IdR  
    VWD.J  
    2. 光栅配置与对准 hb<k]-'!  
       ig$jKou F  
    obYn&\6  
    [ t$AavU.  
     3`ml; L?D  
    ?UJSxL  
     hv{87`L'K(  
    3. 光栅级次通道的选择 qg)qjBQwA  
    dr{1CP  
     `[bJYZBc2  
       fa yKM  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 0+|>-b/%  
     \kyM}5G(<0  
    1. 光栅配置和对准 f,JX"  
    Br&^09S  
     zU b8NOi  
    j9>TTgy@  
    → 查看完整应用使用案例 ;le0QA Pf  
     W6M jQ%f  
    2. 基底处理 |mvM@V;^8{  
    ]/[0O+B?  
     qS| AdkNL  
    KD=bkZ&  
    3. 谐振波导光栅的角响应 fzyzuS$  
    ]\`w1'*  
     aH  
    8J):\jAZ6  
    4. 谐振波导光栅的角响应 ^X^,>Z|  
    5v+L';wx[T  
     6: GN(R$0  
       !")WZq^`  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 @C07k^j=U  
     _6L H"o 3  
    1. 用于超短脉冲的光栅 X+%u(>>  
    ivD^HhG  
    hRLKb}  
    9ClF<5?M  
    →     查看完整应用使用案例     58PKx5`D  
    ^9s"FdB]24  
    2. 设计和建模流程 /0l-mfRr  
    4]]b1^vVj  
     .5N Zf4:C  
    9j2\y=<&  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 Bqp&2zg)@  
    @~hz_Nm@8  
     Q<C@KBiVE  
     
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