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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。 L=r*bq  
    kJWg},-\  
     ]ordqulq1  
     )(G9[DG  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ^`&'u_B!+  
    5X)8Nwbc  
     单光栅分析 'a ['lF  
    −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。 ;)(g$r^_i  
    −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。 ANM#Kx+  
    1@F-t94I  
    -K64J5|b7  
     系统内的光栅建模 +1ICX  
    pM?;QG;jA  
    −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 *sU|jeO  
    −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。 $C4~v  
     $TI^8 3  
    ] G&*HMtp  
    [n2B6Px  
    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。 p)y5[HX  
     +[7~:e}DZ  
    3. 系统中的光栅对准 <RGH+4LF  
    (%my:\>l  
    IOy0WHl|  
     安装光栅堆栈 ?b (iWq  
    −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）。 `q^#u  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 mci> MEb  
     堆栈方向 =&}@GsXdo  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 DX s an  
    $|N6I  
    "rv~I_zl  
    Eb8pM>'qM  
    |&; ^?M  
     安装光栅堆栈 2}hJe+#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）。 M3(N!xT  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 AkhG~L  
     堆栈方向 sg2;"E@  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 \T7Mt|f:5  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 hbw(o  
    =+zDE0Qs  
     k# [!; <  
    q~ H>rC(\  
    %5o2I_Cjz  
     横向位置 w'S,{GW  
    −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。 dljE.peL  
    −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。 $R9D L^iD  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 380`>"D  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 3JnpI,By  
     通过组件定位选项。 `2lS@  
    d)o5JD/  
    st-{xC#N#  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     Z(mUU]  
    HQqFrR  
    5 \mRH  
     单光栅分析 5^B79A"}  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ij" ~]I  
     系统内的光栅建模 a=z] tTs4  
    - 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。 e;]tO-Nu  
    - 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。 ['d9sEv.  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 E/;t6& 6  
    &V].,12x  
     RRL{a6(?  
    $O"ss>8Se  
    5. 光栅级次通道选择 u47<J?!Q  
    n;g'?z=hy  
    c;l!i-  
     方向 Q:}]-lJg  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 8wU$kK  
     衍射级次选择 [!'+}  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 YQBLbtn6(  
    - 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。 ,81%8r  
     备注 Jw)JV~/0  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 {}O~tf_  
    56v G R(  
     amBg<P`'_  
    +QChD*  
    6. 光栅的角度响应 S 'a- E![  
    =[B\50]  
    tsXKhS;/w  
     衍射特性的相关性 YQMWhC,8hy  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Kk3+ ]W<  
    - 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。 wKJG 31I^  
    - 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） D"7}&Ry:  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 RSX27fb4  
    |RX#5Q>z  
     K-RmB4WI  
    @N*|w Kc+  
    示例＃1：光栅物体的成像 X\^V{v^-  
     W06aj ~7Z  
    1. 摘要 fBSa8D3}`  
    6o't3Peh  
     7;>|9k  
    K;F1'5+=D  
    → 查看完整应用使用案例     a4Q@sn;]  
    ?ZF):}r vZ  
    2. 光栅配置与对准 >eJ <-3L;  
       5.rAxdP  
    I G1];vX  
    ,H=k5WA4m  
     L\Se ,  
    I}C2;[aB  
     3>O|i2U  
    3. 光栅级次通道的选择 #2tmi1 ya  
    dGKo!;7{  
     ztp|FUi  
       H0l1=y  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 hD6BP  
     : auR0FE  
    1. 光栅配置和对准 '$ei3  
    @16GF!.  
     `YhGd?uu$  
    nrac )W  
    → 查看完整应用使用案例 =uP? ?E  
     Xu$>$D# a  
    2. 基底处理 4 m:h&^`N  
    X%Ok ">  
     &Ok1j0~~  
    {_9O4 + &  
    3. 谐振波导光栅的角响应 "\4W])30  
    s.J 4&2Q  
     yD+4YD  
    Exb64n-_=  
    4. 谐振波导光栅的角响应 ] !/  
     -WC0W  
     K[[~G1Z  
       ;;0'BdsL`  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Fh#QS'[  
     ;(C<gt,r}  
    1. 用于超短脉冲的光栅 *,\v|]fc  
    !M^O\C)  
    +_GS@)L`%  
    4]o+)d.`(  
    →     查看完整应用使用案例     b\P:a_vq  
    jTa\I&s,A  
    2. 设计和建模流程 o/pw=R/):  
    Giyh( DL  
     ale'-V)5  
    z; GQnAG@  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 Q'OtXs 80  
    ,`geOJn'  
     n`,  <g  
     
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