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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。 ac2G;}B|  
    Z ZMz0^V  
     H2cY},  
    ;7HL/-  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 FEF $4)ROv  
    2`]`nTz,  
     单光栅分析 RyN}Gz/YN  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 d~>d\K%v  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 ZJod=^T  
    G<M X94?  
    J/{!_M-  
     系统内的光栅建模 l>J>?b=x"[  
    CZ~%qPwDw  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 p bT sn  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 HTa]T'  
     hb,G'IU  
    X`+8r O[  
    f\zu7,GU  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 n{@^ne4 m  
     n6 VX0R  
    3. 系统中的光栅对准 p_Yx"nO7  
    M In6p  
    "A>/m"c]*  
     安装光栅堆栈 L+]|-L`S  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 6z-&Zu7@  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 T 8. to  
     堆栈方向 .Jvy0B} B  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 +YNN$i  
    (v2.8zrJ  
    pAY[XN  
    UD+r{s/%  
    @5)THYAx4  
     安装光栅堆栈 `Cv@16  
    - 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）。 br[n5  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 8euh]+  
     堆栈方向 ,xzSFs>2  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 vp_$Ft-R  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 /DC\F5 G  
    "AayU  
     p&O-]o8  
    m`Dn R`+  
    +'!4kwTR  
     横向位置 f:K3 P[|  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 ;/- X;!a>  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 ~Bi{k'A9  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 _ITA$ #  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 q_gsYb  
     通过组件定位选项。 c9<&+  
    xtN=?WjVe0  
    Zi4Ektj2  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     4hLv"R.  
    D,<#pNO_  
    k@RIM(^t  
     单光栅分析 ywl7bU-f  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 $mF(6<w  
     系统内的光栅建模 1}#RUqFrvS  
    - 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。 z!0 }Kj  
    - 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。 ;A3aUN;"I  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Q =!f,  
    Ze:Y"49S+>  
     RO9oO7S  
    MV,;l94?%=  
    5. 光栅级次通道选择 Z^?YTykH  
    |-'.\)7:  
    ` g5S  
     方向 ,TdL-a5  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 gL-\@4\wc  
     衍射级次选择 HHMv%H]M  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ==W`qC4n?n  
    - 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。 `& (Fy  
     备注 |AS`MsbI9  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 (!iGQj(m  
    Zt7Gf  
     9tZ+ ?O5  
    UN"U#Si)  
    6. 光栅的角度响应 (qQ|s@O  
    (9X>E+0E  
    ~?x `f +  
     衍射特性的相关性 K7 N)VG  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 R/UL4R,)^  
    - 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。 F#az&  
    - 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） LmA IvEr  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 SA'c}gP  
    61}hB>TT:  
     |x ~<Dc>0*  
    |n_es)A  
    示例＃1：光栅物体的成像 "VfV;)]|w  
     4qc 0QA%  
    1. 摘要 3|FZ!8D  
    k.d Q;v}  
     |##rs  
    HcKZmL. wp  
    → 查看完整应用使用案例     ji(Y?vhQt  
    i H^Gv*  
    2. 光栅配置与对准 +#/`4EnI  
       wV,l }Xb-  
    lW8!_h"G`n  
    e[ 8AdE  
     #P''+$5,  
    g^qbd$}  
     z12c9k%s  
    3. 光栅级次通道的选择 OlV'#D   
    t;~H6  
     \B<A.,i4  
       9j6  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 ny,a5zEnF  
     f/VrenZ_  
    1. 光栅配置和对准 5 1\N+  
    npW1Z3n  
     BW61WH?  
    )ZI9n7  
    → 查看完整应用使用案例 xg>AW Q  
     >cEB ,@~  
    2. 基底处理 @fVCGV?'  
    .L X8ko  
     b)eKa40Z  
    96&Y  
    3. 谐振波导光栅的角响应 #Ang8O@y  
    mR? } gR  
     M]Y72K^  
    =R>%}5  
    4. 谐振波导光栅的角响应 Yp_R+a^  
    >^  E  
     P9RIX;A=  
       5G-}'-R  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 N` DLIv8i;  
     r:&"#F   
    1. 用于超短脉冲的光栅 9_6.%qj&  
    S4jt*]w5b  
    "?lm`3W"  
    -UPlQL  
    →     查看完整应用使用案例     3>`CZ]ip}  
    #e!4njdM  
    2. 设计和建模流程 ,a$ ?KX  
    4rh*&'  
     _uR-Z_z  
    (j%d{y4  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 :LuzKCvBP  
    g]z[!&%Ahs  
     v%e-vl  
     
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