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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。 /WDz;,X  
    |U_48  
     HA{-XPAWZ  
    3q:-98DT  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 y>S.B/ d  
    n\2VrUQ)M  
     单光栅分析 zXB]Bf3TH  
    −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。 Ne]/ sQ0  
    −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。 VA _O0y2  
    Ih}I`wY-  
    Av*R(d=`  
     系统内的光栅建模 YbC6&_  
    u.gh04{5  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 o} #nf$v(  
    −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。  ?4 `K8  
     cU25]V^{\  
    (k"oV>a|  
    1Tn!.E *  
    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。 1K'0ajl1A  
     :):=KowI  
    3. 系统中的光栅对准 /Q"nQSG  
    oHmU|  
    #K7i<Bf  
     安装光栅堆栈  "7!K'i  
    −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）。 u[U~`*i*rA  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 )o[ O%b  
     堆栈方向 I}Z[F,}*J  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ( $3j  
    q[]!V0Ek10  
    ~(B\X?v  
    &Ko}Pv  
    { e2 (  
     安装光栅堆栈 a#1LGH7E8  
    - 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）。 CF^7 {g(y_  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 )J_!ZpMC  
     堆栈方向 ]Bs ?  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 %^"Tz,f  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 vjJ!d#8  
    @Q x|!%  
     uw+v]y  
    i{VjSWq  
    G=3/PYp  
     横向位置 UhY )rezh  
    −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。 O6;>]/`  
    −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。 U:MkA(S%c  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 ,I=Cl mR  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 )+ Wr- Yay  
     通过组件定位选项。 @DkPJla&  
    "h7-nwm  
    !{s $V2_  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     fB"3R-H?O  
    T] EXm/  
    (eJr-xZ/  
     单光栅分析 ru(Xeojv#  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 GU'5`Yzd9  
     系统内的光栅建模 ^V_acAuS^  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 j1YE_U  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 HcHfwLin0  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ]Nt97eD)  
    W\U zw,vI  
     ]rn!+z  
    ynM{hN.+H  
    5. 光栅级次通道选择 5vbnO]8  
    K;6K!6J:[  
    "MC&!AMv  
     方向 'QT(TF>  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 u{H,i(mx?  
     衍射级次选择  2WE   
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 }jiqUBn%  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 (fh:q2E#  
     备注 UUb!2sO  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 OM!ES%c,  
    gSR&CnqZ<  
     z8Dn<h  
    G:WMocyXI'  
    6. 光栅的角度响应 bvG").8$  
    5Tu#o ()  
    //ZB B,[@  
     衍射特性的相关性 ^ ?tAt3dMI  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 -&,NM  
    - 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。 aE#ZTc=  
    - 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） 1uV_C[:  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 `Q(ac| 0  
    0M8JE9 Kx  
     f!LZT!y  
    wmo'Pl  
    示例＃1：光栅物体的成像 a _  
     j{U-=[$'  
    1. 摘要 ^Y'J0v2  
    zZ32K@  
     sgX}`JH?z  
    CdaB.xk  
    → 查看完整应用使用案例     $d8A_CUU  
    z%Z}vWn  
    2. 光栅配置与对准 d}l^yln  
       lf|^^2'*2<  
    TdQ^^{SRp  
    p*npY"}v  
     /$eEj  
    Qgx~'9   
     e/Q[%y.X  
    3. 光栅级次通道的选择 lZ)u4_  
    VsZ_So;  
     {eZ j[*P  
       X!2|_  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 'h= >ej*  
     e0$mu?wd-  
    1. 光栅配置和对准 @nT8[v  
    r?X^*o9  
     ]@8=e'V  
    6op\g].P  
    → 查看完整应用使用案例 $`=?Nb@@#  
     &9ZIf#R  
    2. 基底处理 X4k/7EA  
    F`- [h )e.  
     h{JVq72R  
    ,3n}*"K  
    3. 谐振波导光栅的角响应 f:UN~z'yr  
    -{7N]q)}  
     >{??/fBd-  
    < Ihn1?  
    4. 谐振波导光栅的角响应 o>*{5>#k'  
    'P Yl%2  
     eoL)gIM%  
       8/F2V?iT  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 5Y&@ :Y  
     i,<-+L$z  
    1. 用于超短脉冲的光栅 uf>w*[m5  
    *FE<'+%  
    <n:?WP~U  
    *AA1e}R{B  
    →     查看完整应用使用案例     p{,fWk  
    ibAA:I,d  
    2. 设计和建模流程 Y~:7l5C  
    xD#/@E1'Y  
     Bf}_ Jw-=  
    8xv\Zj+  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 %51pfuL  
    )~n}ieS  
     'oEmbk8Hg  
     
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