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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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    离线infotek
    科学家
     
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    光币
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    光券
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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。 XNYA\%:5S  
    } e[ E  
     Bs~~C8+  
    OsgPNy0  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 .q@?sdGD  
     q#K{~:  
     单光栅分析 _\WR3Q!V  
    −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。 A WR :~{  
    −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。 E`IXBI  
    ;p(h!4E  
    B5lwQp]  
     系统内的光栅建模 pi"H?EHk  
    zKQ<Zr  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Cy~IB [  
    −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。 o7) y~ ke  
     \QvGkcDc{  
    ]EiM~n  
    Ln& pe(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。 \`n(JV  
     = L!&Z  
    3. 系统中的光栅对准 I\@r ~]+y  
    %rW}x[M%w?  
    xVx s~p1  
     安装光栅堆栈 n2U &}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）。 e=sc$1|4=  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 }je<^]a  
     堆栈方向 ?JrUZXY  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 noZbsI4  
    O=0p}{3l  
    b fxE}>  
    Y 6a`{'  
    Kr}RFJ"d  
     安装光栅堆栈 r&u1-%%9[  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 |Xso}Y{  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 m eF7[>!U  
     堆栈方向 W5|{A])N  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 t~+M>Fjm?d  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 =M\yh,s!  
    LRJX>+@  
     V6g*"e/8  
    QQJGqM3a2  
    AiqKf=  
     横向位置 !sT>]e  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 #7uH>\r  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 6{2y$'m8  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 ;z:Rj}l  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或  ti5fsc  
     通过组件定位选项。 BtJkvg(2]  
    &CG94  
    t[|oSF#i  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     E>fY,*0  
    )vtbA=RH?  
    g\aO::  
     单光栅分析 z g7Q`  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 1 iH@vd  
     系统内的光栅建模 !yNU-/K  
    - 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。 }e7Rpgu  
    - 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。 _/>ktYo:  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 2[lP,;!  
    B:zx 9  
     v`h>5#_[  
    Xu{y5 N  
    5. 光栅级次通道选择 pMU\f  
    dle\}Sy=  
     exWQ~&  
     方向 Dl!0Hl  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 wSR|uh  
     衍射级次选择 z_c-1iXCW  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 PMQTcQ^  
    - 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。 '/GB8L  
     备注 p{E(RsA  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 8:Hh;nl  
    F}Zg3 #  
     U&3!=|j  
     (?Ku-k  
    6. 光栅的角度响应 H{cOkuy  
    'iMzp]V;  
    ! fk W;|  
     衍射特性的相关性 zC*FeqFL<  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 8GkWo8rPk  
    - 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。 cqU6 Y*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） 4K cEJlK5  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Zbo4{.#  
    a`Bp^(f}  
     9Qyc!s`  
    bK "I9T #  
    示例＃1：光栅物体的成像 B7Ket8<J  
     +}jzge"  
    1. 摘要 QMMpB{FZ`o  
    u^Cl s!C  
     g9C-!X-<T  
    s(_z1  
    → 查看完整应用使用案例     C b'|  
    wPU5L*/*i  
    2. 光栅配置与对准 qiOtbH=  
       gV)/lDEM5  
    WvU[9ME^)  
    GUL~k@:_k  
     :r{-:   
    8 n[(\f:  
     vU *: M8k  
    3. 光栅级次通道的选择 )d[n-Si  
    Jk{SlH3'  
     H[w';u[%  
       @ 2hGkJ-  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 :X":>M;;+  
     !@!603Gy  
    1. 光栅配置和对准 m 70r'b]  
    N+~ MS3  
     x`?>j$  
    +PPQ"#1pS  
    → 查看完整应用使用案例 <=CABWO.  
     )4fQ~)  
    2. 基底处理 ](I||JJa9f  
    ?u CL[  
     y ;mk]  
    RAa1^Qb  
    3. 谐振波导光栅的角响应 w[a(I} x  
    O<fy^[r:`  
     L0VZ>!*o  
    q%d,E1  
    4. 谐振波导光栅的角响应 E$_zBD%  
    ;Q3[} ]su  
     !4v>|tq!  
       I_#5gq  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 %i7U+v(d  
     Y'1 KH}sH  
    1. 用于超短脉冲的光栅 wMgF*  
    f0@*>  
    Sa)sDf1+`  
    fAkfN H6  
    →     查看完整应用使用案例     =XYc2. t  
    w\[l4|g `  
    2. 设计和建模流程 Sg%s\p]N_#  
    '<,Dz=  
     :}36;n<['  
    ; Ows8  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 |L*=\%t8  
    tvn o3"  
     mUl0D0#  
     
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