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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。 i!ds{`d  
    (T`q++  
     vzQyE0T/  
    \c'%4Ao  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 s=}~Q&8  
    gtl;P_  
     单光栅分析 I[a%a!QO  
    −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。 /!o1l\i=5  
    −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。 z4 nou>  
    olslzXn7o  
    (h%|;9tF  
     系统内的光栅建模 =`ywd]\7  
    s:G [Em1  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 U0ns3LirP  
    −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。 cKSfqqPm$"  
     ]r]+yM|  
    [cY?!Qd 0  
    " -<}C%C  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 C!oksI  
     +KYxw^k}"7  
    3. 系统中的光栅对准 Zt7hzW  
    t P At?  
    Rqt[D @;m  
     安装光栅堆栈 >zN" z)  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 kz3?j<  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 D'Jm!Ap  
     堆栈方向 [Ja(ArO3|[  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 4/ 0/#G#j  
    &P{o{  
    |q9,,i}!  
    &3+1D1"y/  
    D6"~fjHh  
     安装光栅堆栈 Qj{$dqmDN  
    - 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）。 h,Y{t?Of  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 $ $W{HsX  
     堆栈方向 ~k"eE V p  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 ID_|H?.  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 X=-gAutfE=  
    []sB^UT  
     ~t1O]aO(  
    M^!C?(Hx^x  
    A?^A*e  
     横向位置 & bp#1KR)  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 \a9D[wk;@  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 8N</Yi|n  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 >F_qa=t%[  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Qq @_Z=mt  
     通过组件定位选项。 <yPq;#z(!  
    Po2_ 0uX  
    Ncs4<"{$  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     OtrXYiKB   
    5#N"WHz!  
    ir( -$*J  
     单光栅分析 G "c&C  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 P':]A{<Z  
     系统内的光栅建模 n0>5'm%ES  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 Q6e'0EIKC  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 N{0+C?{_  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ZEXj|wC  
    P@o,4\;K  
     '=Ip5A{S/  
    c,{&  
    5. 光栅级次通道选择 fwar8 i1  
    \ (3Qqbw  
    |e.3FjTH  
     方向 '? !7 Be  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 w[J (E  
     衍射级次选择 }+QhW]nO{F  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 6KZ8 .m}:  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 hSLwiX~  
     备注 TYmUPS$  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 f<$K.i  
    CBz(hCaI  
     -E,{r[Sp  
    a{%52B"  
    6. 光栅的角度响应 JaB tX'  
    hr$VVbOho  
    /S2p``E+  
     衍射特性的相关性 _dJVnC1 !  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ->RF`SQu  
    - 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。 |P[D2R}  
    - 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） l{D,O?`Av  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 b> >=d)R  
    NXV~[  
     sEgeS9a{  
    ><:lUt*N2  
    示例＃1：光栅物体的成像 =km-` }I,  
     I1}{~@  
    1. 摘要 L`VQ{|&3V  
    0W<nE[U  
     ? A^3.`  
    )sz 2 9  
    → 查看完整应用使用案例     \CEnOq  
    v2W"+QS}u  
    2. 光栅配置与对准 G-Ml+@e>  
       sQ3ayB`  
    F%ylR^H>  
    l5N\> q  
     19YJ`(L`x  
    Sv^'CpQ  
     1rvf\[  
    3. 光栅级次通道的选择 51FK~ 5  
    =+sIX3  
     k0Vo  
       :Jsz"vCg&s  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 KWuj_.;  
     T\$^>@  
    1. 光栅配置和对准 si"mM>e  
    =[tls^  
     X0r#,u  
    $/U^/2)  
    → 查看完整应用使用案例 FO3eg"{N  
     9rvxp;  
    2. 基底处理 ,h)T(  
    DoPF/m}  
     H* JC`:  
    5l7L@Ey  
    3. 谐振波导光栅的角响应 4`'BaUU(  
    pl^"1Z=*  
     odT7Gq  
    >|o9ggL`J5  
    4. 谐振波导光栅的角响应 3~1lVU:  
    PTc\I  
     Ok{:QA~#  
       N\?Az668?  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 r :MaAT<  
     ~9ls~$+*  
    1. 用于超短脉冲的光栅 jX8C2}j  
    %dWFg<< |  
    +>9^])K|  
    \oZUG  
    →     查看完整应用使用案例     =K< I)2   
    t-gNG!B  
    2. 设计和建模流程 ^1& LHrT  
    2BU)qv-  
     1NHoIX  
    u:u 7|\q  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 'jlXLb  
    lp%.n= '\  
     ?%fZvpn-  
     
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