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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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    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]W7FZ=o  
    7,p.M)t)  
     {c_bNYoE  
    <#?dPDMG.*  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 bHRn}K+<}c  
    9MZ)-  
     单光栅分析 1] =X  
    −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。 dL% *;   
    −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。 [T =>QS@g  
    +%\Ci!%b  
    Bh=t%#y|`  
     系统内的光栅建模 i;C` .+  
    0{ mm%@o  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 /mz.HCs  
    −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。 `dV2\^*A  
     H%Vf$1/TF  
    oOND]>  
    TIiYic!_~  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 !;&\n3-W  
     +W[f>3`VQ  
    3. 系统中的光栅对准 ZYWGP:Y  
    IKP_%R8.  
    [q!]Ds" _  
     安装光栅堆栈 N9G xJ6  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 Sdmz (R  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 , p}:?uR  
     堆栈方向 q1u$Sm  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 V~KWy@7  
    %<DdX*Qp  
    #2U#h-vI  
    59 g//;35@  
    S`5bcxI_  
     安装光栅堆栈 0;><@{'  
    - 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）。 P=,\wM6T|  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 lq_UCCnv5  
     堆栈方向 auAz>6L  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 :tO4LEb  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 )-[$m%  
    +d=f_@i  
     ps2j]g  
    9FSa=<0wE  
    - JEPh!oTt  
     横向位置 Nm&'&L%Ch  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 Q`8-|(ngw  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 #$S~QS.g  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 ej_u):G*  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 sjLMM_'  
     通过组件定位选项。 +|dL R*s  
    ]>[TF'pIAx  
    b`+yNf  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     Z+U -+eG  
    D>{`I'  
    0/ 33Z Oc  
     单光栅分析 _GxC|d  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ($<&H>j0  
     系统内的光栅建模 &AxtSIpucP  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 >2>/ q?  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 ~fD\=- S1  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ",aNYJR>*!  
    9>- 6Y  
     Sd ^I >;  
    EgPL+qL  
    5. 光栅级次通道选择 Mn&_R{{=  
    [! ;sp~  
    fWA# n  
     方向 +|g*<0T5<  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 }X8P5c!\  
     衍射级次选择 (=u!E+N  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 &8i$`6wY  
    - 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。 t=}]4&Yp  
     备注 *ilVkV"U  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 _/Ve~( "  
    "__)RHH:8  
     L;*7p9  
    |(W04Wp"@  
    6. 光栅的角度响应 \41/84BA  
    F;`c0ja]  
    mgH~GKf^  
     衍射特性的相关性 RTd,bi*  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 2dHO!A$RF  
    - 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。 z0\ $# r^I  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） 2jhJXM=~  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 .53 M!  
    |;|r[aU  
     TtrO_D  
    4|%Y09"lv  
    示例＃1：光栅物体的成像 -32P}58R  
     i75\<X  
    1. 摘要 m.ka%h$  
    pFMjfWD,C  
     Tz6I7S-w  
    )skpf%g  
    → 查看完整应用使用案例     -J 6`  
    a3MI+  
    2. 光栅配置与对准 o8:9Y js  
       V!. Y M)B  
    *"_W1}^  
    'z}9BGR !  
     .,'4&}N}  
    M9fQ,<c<6  
     6v scu2  
    3. 光栅级次通道的选择 ?1r;6  
    7]?y _%kT  
     MaPhG<?  
       Xsanc@w)^C  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 8VU(+%X  
     rIB./,  
    1. 光栅配置和对准 jdVj FCl^#  
    d, i4WKp   
     Ux^ue9  
    @kDY c8 t9  
    → 查看完整应用使用案例 .EWjeVq  
     #+Bz$CO  
    2. 基底处理 dzbbFvG  
    c^H#[<6p  
     gGCr~.5  
    b(U5n"cdA  
    3. 谐振波导光栅的角响应 R(_WTs9x4  
    .#tA .%  
     K ~-V([tWg  
    9i_@3OVl  
    4. 谐振波导光栅的角响应 D` cy.},L  
    )L "Dt_t  
     n87Uf$  
       U74L:&y LI  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ,'Y KL",  
     2\64~a^  
    1. 用于超短脉冲的光栅 %sZ3Gpi  
    elKp?YN  
    O:,Gmft+  
    ]o'dr r  
    →     查看完整应用使用案例     suaP'0  
    1bw$$QXC_  
    2. 设计和建模流程 kAUL7_>6X  
    "IJ1b~j?  
     @pJ;L1sn  
    T$FKn  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 <ldArZ4C4  
    K4|fmgcy.  
     {9P(U\]e]k  
     
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