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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。 5YLc4z*  
    [= Xb*~  
     s?PB ]Tr  
    uCc5)  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 );{76  
    czH# ~  
     单光栅分析 oiQ:&$y  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 J:G{  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 R#!Urhh  
    WQMoAPfqL  
    .M0pb^M  
     系统内的光栅建模 AJ z 1    
    {FR+a**  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 !\\OMAf7  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 S 9;FD3  
     z&z5EtFUTh  
    #I#_gjJkx  
    NT{ 'BJ  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 GN+!o($  
     MHS|gR.c  
    3. 系统中的光栅对准 E5\>mf ,;u  
    2Hk21y\  
    =69sWcC8  
     安装光栅堆栈 YD#L@:&gv  
    −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）。 qNUd "%S  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 seb/rxb  
     堆栈方向 r(<91~Ww  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Gn;^]8d  
    AR c  
    H %ScrJ#V  
    G6qFAepwi  
    uM9Gj@_  
     安装光栅堆栈 &UAYYH  
    - 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）。 pL: r\Y:R  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 TJ|do`fw>  
     堆栈方向 "ZuA._  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 K{XE|g  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。  WfQZ7e  
    i]& >+R<6  
     ]+>Kl>@  
    W+Ou%uv}S  
    10tTV3`IM  
     横向位置 7?8+h  
    −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。 9TEAM<b;  
    −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。 [Bj\h7 G  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 pxCQ=0k  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 (W#^-*$R  
     通过组件定位选项。 XE#$|Z  
    #<es>~0!  
    o bGvd6\  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     NKiWt Z"  
    I")mg~f  
    L#fK ,r8  
     单光栅分析 Q1(4l?X@  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 )ib$*dmUP  
     系统内的光栅建模 }4?z<.V  
    - 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。 ak{XLzn  
    - 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。 #Vy:6O  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 I(b]V!mj:  
    | g"K7XfM4  
     <Vh }d/  
    9[[$5t`8  
    5. 光栅级次通道选择 %0'7J@W  
    Rpj{!Ia  
    'ZAIe7i&  
     方向 <&tdyAT?&  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 TV/EC#48  
     衍射级次选择 ^JGwCHeb|H  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 27MwZz  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 xRZ/[1f!  
     备注 rx@2Dmt6  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 lkJe7 +s  
    s0DT1s&  
     HrUE?Sq  
    (IIZvCek  
    6. 光栅的角度响应 GE=PaYz  
    24\^{3nOK  
    B?4Iu)bCxI  
     衍射特性的相关性 Kd*=-  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 1/%5pb2\  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 D58RHgY[  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） Y/ %XkDC~  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 %q6I-  
     3CPSyF  
     JW"n#sR4  
    >?.jN|  
    示例＃1：光栅物体的成像 #q5tG\gnM  
     V;hO1xfR3&  
    1. 摘要 N$u: !  
    fh` }~ aQ  
     x+v&3YF  
    7Rn 4gT  
    → 查看完整应用使用案例     P1 |3%#c  
    5uJ!)Q  
    2. 光栅配置与对准 Iu^I?c[  
       WA.c.{w\  
    COj^pdE3  
    m%c]+Our`  
     qRq4PQ@  
    Y Azj>c&  
     y2R\SL,  
    3. 光栅级次通道的选择 M|R\[ Zf  
    !Z0S@]C  
     %g69kizoWi  
       V(Cxd.u   
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 ft~QVe!  
     .pH 4[~  
    1. 光栅配置和对准 e}(8BF  
    2iC BF-,  
     ]ZH6 .@|  
    ,rOh*ebF  
    → 查看完整应用使用案例 .N7&Jy  
     z>b^Ui0  
    2. 基底处理 w }8=sw  
    t{`uN  
     ($ gmN 4  
    ),$^h7[n  
    3. 谐振波导光栅的角响应 Oq(FV[N7t  
    s~k62  
     M XuHA?  
    <SdOb#2  
    4. 谐振波导光栅的角响应 XW+-E^d  
    :*-O;Yw?S@  
     Nh !U  
       [ Scao $  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 [8vqw(2Tm(  
     pp2 Jy{\d  
    1. 用于超短脉冲的光栅 Iz&d S?p_  
    3TN'1D ei  
    w9Nk8OsL  
    s !I I}'Je  
    →     查看完整应用使用案例     -CALU X  
    0*j\i@  
    2. 设计和建模流程 ^ '_Fd  
    JB!*{{  
     nN>Uh T  
    Z/;hbbG  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 g@ ]1H41  
    ~/Y8wxg  
     )&-n-m@E  
     
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