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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。 =r3Yt9  
    N'Ywn}!js  
     p]*$m=t0r  
    ,~X^8oY  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 f|WNPFQ$x  
    cz OhSbmc  
     单光栅分析 #l2wF>0  
    −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。 `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。 Y<:%_]]  
    dwv xV$Nt  
    &E.0!BuqV  
     系统内的光栅建模 iBwl(,)?m2  
    VvSD &r^qI  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 KArf:d  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 Ig"Krz  
     Se*ZQtwE  
    }h5pM`|1  
    "Vho`x3  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 PDREwBX  
     ^USj9HTK  
    3. 系统中的光栅对准 ;T/W7=4CZ  
    Zla5$GM  
    ] ?#f=/  
     安装光栅堆栈 z(g4D!  
    −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）。 Z$X2*k6PK  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 P-K\)65{Y  
     堆栈方向 FfI $3:9  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 PQWo<Uet  
    Ik>sd@X*|  
    KqcelI?-I  
    J^hj R%H  
    1& YcCN\k  
     安装光栅堆栈 ,aV89"}  
    - 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）。 L; Nz\sJ  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 , =IbZ  
     堆栈方向 QL-((dZ<  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 j8M}*1  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 7 '2E-#^  
    kMo;<Z  
     =4\|'V15  
    %LXk9K^]e  
    @Q !f^  
     横向位置 $EN A$  
    −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。 k <A>J-|  
    −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。 McNj TD  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 LV0g *ng  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 mdypZ1f_  
     通过组件定位选项。 VHM,W]  
    A{: a kK  
    {K*l,U  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     B*zb0hdo:  
    <#7}'@  
    I/|)?  
     单光栅分析 (jPN+yQ  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 KG'4;Z5J  
     系统内的光栅建模 x7L$x=8s  
    - 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。 KAjKv_6=g  
    - 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。 @8DB Ln w  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 7{D +\i  
    }bIEWho  
     r}WV"/]p  
    5L42'gJ  
    5. 光栅级次通道选择 fH`P8?](x  
    Wgq*|teW  
    IA&((\YC  
     方向 HGC>jeWd_  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 $ZK4Ps -$  
     衍射级次选择 4^w>An6  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 W+H 27qsv  
    - 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。 cwz %LKh  
     备注 mz+>rc  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ?T$i  
    > 9JzYI^  
     m589C+7  
    ^^}  
    6. 光栅的角度响应 X3!btxa% t  
    59$mfW o>  
    [bJ"*^M)  
     衍射特性的相关性 ~~;fWM '  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 }Da8S|)H  
    - 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。 gD _tBv  
    - 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） >J3N,f  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 aP cO9  
    s8WA@)L  
     hs2f3;)  
    @xtcjB9  
    示例＃1：光栅物体的成像 Vhz?9i6|g^  
     @-qxNw  
    1. 摘要 t<|=-  
    ?.v!RdM+  
     $*xnq%A  
    lh7{2WQ  
    → 查看完整应用使用案例     , y{o!w  
    fyYv}z  
    2. 光栅配置与对准 >P>.j+o/  
       mmwwz  
    =(Mv@eA"  
    b\U Q6 V  
     ~b3xn T  
    \ CV(c]  
     J0d +q!  
    3. 光栅级次通道的选择 ?lR)Hi  
    &I:X[=;g  
     MZ=U} &F  
       nl*{@R.q @  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 z\_q`43U7  
     KT{ <iz_  
    1. 光栅配置和对准 {8@?9Z9R{  
    T oy~\  
     M[Y|$I}  
    /-^gK^  
    → 查看完整应用使用案例 @`wBe#+\  
     z.e%AcX  
    2. 基底处理 9s73mu`Twg  
    X[j4V<4O  
     e1~C>  
    Yah3I@xGy  
    3. 谐振波导光栅的角响应 Y'Wj7P  
    1^!= J<`K;  
     *vJ1~SRV  
    "!p#8jR^  
    4. 谐振波导光栅的角响应 ?Sn$AS I  
    duXv [1  
     6\4oHRJC  
       kzJNdYtdH  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 M`BD]{tN}  
     YwoytoXK  
    1. 用于超短脉冲的光栅  t Z\  
    BxG0vJN|  
    D G7FG--  
    *: e^yi  
    →     查看完整应用使用案例     87~. |nu  
    C([;JO 11[  
    2. 设计和建模流程 .X_k[l9  
    ppb]RN|)  
     <~"qz*_  
    fAUtqkB  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 zclt2?  
    `9a%}PVQ-  
     Bq79Ev .-  
     
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