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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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    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。 -DAlRz#d,  
    xd0 L{ue.  
     7o}J%z  
    9o!Bzy+_  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 uvS)8-o&F  
    ] }X  
     单光栅分析 ft Wv~Eh  
    −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<SDMR  
    −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。 -D~%|).'  
    ]J]h#ZHx  
    M"To&?OI  
     系统内的光栅建模 e@YK@?^#N  
    +qdEq_ m  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 PTV:IzoW  
    −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。 Ef{Vp;]  
     '/%H3A#L  
    Yu`~U,m  
    [opGZ`>)j"  
    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。 pI<f) r  
     _h1mF<\ X^  
    3. 系统中的光栅对准 _u9Jxw?F@Y  
    is@?VklnB  
    |! "eWTJ  
     安装光栅堆栈 11;zNjD|  
    −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} Ic%Tp  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 {BU;$  
     堆栈方向 +x}<IS8  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 +[g,B1jt  
    ""~ajy  
    Rbv;?'O$L  
    T^]}Oy@e,J  
    ~WV"SaA)*U  
     安装光栅堆栈 seeB S/%  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 vs{s_T7Mz]  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 '@P^0+B!(.  
     堆栈方向 #C@FYO f*  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 K\c#ig   
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 iO; 7t@]-  
    Pj% |\kbNs  
     uWE^hz"  
    SMK_6?MZ  
    @"H >niG  
     横向位置 E8&TO~"a]e  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 }*"p?L^p{  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 j"Pv0tehw  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 +^T@sa`[I  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 7. ;3e@s  
     通过组件定位选项。 [}]Q?*_  
    BIL Lq8)  
    ;sFF+^~L  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     J5jvouR  
    l1Fc>:o{  
    .#pU=v#/[  
     单光栅分析 k|d+#u[Mj@  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 hY8reQp1  
     系统内的光栅建模 SasJic2M  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 *-p}z@8  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 8)I^ t81  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 GR32S=\  
    0{R=9wcc  
     |ZBI *  
    lHX72s|V  
    5. 光栅级次通道选择 i~J'%a<Qp  
    AYx{U?0p  
    N]sAji*  
     方向 I~XSn>-H  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Z#\P&\`1z  
     衍射级次选择 q'8 2qY  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 J-hbh  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 4{`{WI{  
     备注 5XB H$&Td  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 n.0fVV-A  
    R~$qo)v  
     gB'6`'  
    8X|-rM{  
    6. 光栅的角度响应 vRO _Q?  
    XOS[No~  
    C3YT1tK  
     衍射特性的相关性 o`*,|Nsq  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 C~iL3C b  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 S^\Vgi(  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间）  kPLxEwl  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 <e</m)j  
    pIX`MlBdF  
     p.?rey<%  
    3/n5#&c\4  
    示例＃1：光栅物体的成像 N<injx  
     )I.$=s  
    1. 摘要 omBoo5e  
    &KRX[2  
     /s}} &u/  
    W:L AP R  
    → 查看完整应用使用案例     Q$@I"V&G.  
    yO~Ig `w  
    2. 光栅配置与对准 u:_,GQ )\  
       jtc]>]6i  
    @6T/Tdz  
    kpN)zxfk  
     7O-x<P;  
    :G%61x&=Zc  
     .ctw2x5W  
    3. 光栅级次通道的选择 Hja3a{LH  
    v z '&%(  
     [K0(RDV)%  
       '16b2n+F@#  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 fS78>*K  
     Ej8^Zg  
    1. 光栅配置和对准 %Y*Ndt4  
    ]-/VHh  
     2a Q[zK  
    b!5~7Ub.No  
    → 查看完整应用使用案例 ,wAF:7'  
     vnZC,J `  
    2. 基底处理 !." D]i;  
    7! INkH]  
     ]|P iF+  
    q'Tf,a  
    3. 谐振波导光栅的角响应 q9r[$%G  
    Cd}<a?m,  
     |H+UOEiv,p  
    &Ys<@M7E:  
    4. 谐振波导光栅的角响应 sN01rtB(UT  
    *mvlb (' &  
     [%1CRk  
       <1${1A <Wa  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 |imM# wF  
     #fn)k1  
    1. 用于超短脉冲的光栅 ?QdWrE_  
    p]2128kqx  
    R|87%&6']  
    *d4 eK+U$5  
    →     查看完整应用使用案例     Wf>R&o6tr  
    :emiQ  
    2. 设计和建模流程 h^(* Tv-!  
    5(Q%XQV*P  
     ,uhb~N<  
    '$]97b7G  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 0rs"o-s<  
    ]Wlco  
     M\Ye<Tk  
     
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