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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。 9U$n;uA  
    j[2?}?  
     DY<Br;  
    B]jN~CO?  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 T"ors]eI  
    <4V]>[{W  
     单光栅分析 >5G2!Ns'  
    −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。 CDOqdBQ  
    −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。 c@iP^;D  
    AWSe!\b  
    $7 1(g$6#  
     系统内的光栅建模 H3< `  
    Q?]307g7  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 V-rzn171Q)  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 aI @&x  
     =<~/U?  
    HivmKn`  
    --Dd'  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 %heX06  
     m#y?k1GY  
    3. 系统中的光栅对准 uEp v l  
    Z[+H$=$%  
    J*@(rb#G  
     安装光栅堆栈 .CXe*Vbd  
    −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）。 Zr!he$8(2  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 #N"zTW%  
     堆栈方向 )'\pa2  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 pMJK?- )  
    49Sq)jd<  
    "n'LF?/H'  
    ^'"sFEV7RN  
    yj]\%3o<Z7  
     安装光栅堆栈 "b6ZAgxv  
    - 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）。 f#9DU}2m  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 N[G<&f9  
     堆栈方向 {UX[SAQ  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 etbB;!6  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 $O|J8;"v  
    X8U._/'N  
     'MEO?]Tf.^  
    /*B^@G|]'  
    Q{9#Am^6w  
     横向位置 NNUm=g^  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 JvFU7`4@  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 UMe@[E=  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 {eR,a-D!7  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 rw*#ta O  
     通过组件定位选项。 TRQX#))B  
    nr/^HjMV  
    X2#;1 ku  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     neC]\B[Xm  
    3e)3t`  
    ,~@0IKIA Q  
     单光栅分析 ,$ICv+7]  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 5x/q\p-{/  
     系统内的光栅建模 @C),-TM  
    - 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。 4v#3UG  
    - 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。 E%L]ifA9!  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 8YI.f  
    V0p@wG3  
     (0%0+vY  
    GvQ|+vC  
    5. 光栅级次通道选择 sePOW#|  
    E|2klA^+*  
    AuZ?~I1  
     方向 m9^ ? p  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 |q$br-0+  
     衍射级次选择 /wIev1Z!Y  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 % ~%>3  
    - 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。 >c~~i-=  
     备注 #mqz*=L3  
    - 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;[  
    fT.5@RR7^  
     B^(0>Da\  
    r\+AeCyb"p  
    6. 光栅的角度响应 $jb3#Rj4  
    wL 5p0Xl  
    IXp P.d  
     衍射特性的相关性 SJVqfi3A  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 DBi3 j  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 Rs;,_  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） Tr}@fa  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 DvnK_Q!  
    8<u_ wt@  
     ZMJ\C|S:  
    tZ1iaYbvV  
    示例＃1：光栅物体的成像 F0Xv84:O  
     d87pQ3e:&  
    1. 摘要 <wTkPErUG  
    <PkDfMx2  
     FK!9to>  
    Ai iOs?  
    → 查看完整应用使用案例     EAFKf*K=  
    z$p +l]  
    2. 光栅配置与对准 }/G~"&N[  
       ja2LQe@ Q  
    Pp N+q:(  
    NW=j>7  
     9a)D8  
    (JFa  
     +7+ VbsFG  
    3. 光栅级次通道的选择 J.":oD  
    j^Zp BNL  
     K@*m6)  
       w`1qx;/!  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 -GP+e`d  
     |6\ ?"#  
    1. 光栅配置和对准 2!dIW5I  
    c[ff|-<g  
     UeE& 8{=d  
    =]7|*-  
    → 查看完整应用使用案例 ~;m~)D  
     4E3HYZ  
    2. 基底处理 pM[UC{  
    4$.UVW\  
     )." zBc#  
    ..;LU:F  
    3. 谐振波导光栅的角响应 $if(`8  
    /]]\jj#^  
     Q8Usyc'3  
    21 cB_"  
    4. 谐振波导光栅的角响应 bz H5Lc{%  
    iO#H_&L.p  
     h.'h L  
       )#3 ,y6  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 f{ S)wE>;  
     v}[KVwse  
    1. 用于超短脉冲的光栅 Jc9SHCJ  
    9FK:lFGD  
    &$hfAG]"  
    [W{`L_"  
    →     查看完整应用使用案例     )Y?H f2']  
    cx_"{`+e  
    2. 设计和建模流程 *N'B(j/  
    "cJ5Fd:*  
     pJ_Z[}d)c  
    L/nz95  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 lt0(Kf g  
    [zf9UUc~  
     S2jo@bp!  
     
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