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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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    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。 !94qF,#1  
    y\?NB:=%  
     l~(A(1  
    i(O+XQ}Fyx  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 |&u4Q /0  
    y <] x  
     单光栅分析 2r^G;,{  
    −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。 K6Z/  
    −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。 fug F k  
    8.WZC1N  
    .QVN&UyZ  
     系统内的光栅建模 r}nz )=\Cj  
    Fswr @du  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 nG4}8  
    −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。 (/$a*$  
     IeN~ E'~  
    ]iezwz`'  
    F<0GX!p4u  
    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。 }Gf9.ACQ  
     %LjhK,'h  
    3. 系统中的光栅对准 s:zz 8oN  
    6<SX%Bc~  
    }'u0Q6Obj  
     安装光栅堆栈 h?7@]&VJ  
    −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）。 D}T+X ;u)K  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 nnZM{< !hF  
     堆栈方向 lvp8{]I<  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 / n@by4;W  
    "30R%oL]=  
    ~O8Xj6  
    0#: St  
    3[Z7bhpV  
     安装光栅堆栈 L %20tm  
    - 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）。 W[B;;"ro  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 Z/oP?2/Afh  
     堆栈方向 w%?6s3   
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 7El:$H  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 q?$<{Z"  
    ?#gYu %7DN  
     tB#-}Gf  
    >Pwu>  
    ?4sF:Y+\  
     横向位置 ^kh@AgG^  
    −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。 =bh.V@*  
    −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。 "JpnmE[`  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 m\eYm;R Vj  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 :O9i:Xq[QW  
     通过组件定位选项。 lG R6S  
    h(gpq SN  
    $.KD nl^  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     wvz_)b N~A  
    @QbTO'UzK`  
    Om5+j:YM  
     单光栅分析 Al^h^ 9tJ  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 !b{7gUjyI  
     系统内的光栅建模 ss'`[QhR2  
    - 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。 C@OY)!x!  
    - 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。 0oPcZ""X]  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 `3'4_@7s9  
    \[Q*d  
     m!sMr^W  
    !9g >/9h  
    5. 光栅级次通道选择 q-D|96>8  
    8omk4 ;  
    ^nN@@ \-5  
     方向 Zd <8c^@  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 cUD}SOW  
     衍射级次选择 R}0xWPt9G  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 hWAZP=H  
    - 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。 Q|Go7MQZ@k  
     备注 [fIElH<  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 Av,E|C  
    $zD}hO9  
     ~O~R,h>  
    ES9|eo6  
    6. 光栅的角度响应 :M9 E  
     o\-:  
    <,huajQs  
     衍射特性的相关性 Hmv@7$9s\  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 L%5g]=  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 .TKKjS%8  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） "FH03 9  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 v6*8CQ+  
    =N<Z@'c  
     -eQ70BXvB  
    gvy c(d  
    示例＃1：光栅物体的成像 n81z 0lnr  
     |iGfWJ^+  
    1. 摘要 SJsRHQ  
    /8"9 sf *  
     N3?@CM^hHw  
    +/Qgl  
    → 查看完整应用使用案例     xq\A TON  
    WN9K*Tt~o&  
    2. 光栅配置与对准 k \V6 q9*  
       wC>Xu.Z:  
    A i5|N  
    6rg?0\A<  
     /qObXI  
    EjFK zx  
     >'e(|P4  
    3. 光栅级次通道的选择 tp?< e  
    &M2SqeR62;  
     MrFi0G7u  
       ;=F]{w]$+  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 4.qW ~ W{  
     5,u'p8}.  
    1. 光栅配置和对准 >uVr;,=y  
    _NkbB"+L  
     XfYhLE  
    w//L2.  
    → 查看完整应用使用案例 #t?tt,nc}  
     eZk4 $y  
    2. 基底处理 %VmHw~xyF:  
    s6.#uT7h  
     I'>r  
    9~6)u=4sS"  
    3. 谐振波导光栅的角响应 n2(@uT&>  
    K6nGC  
     |}KNtIX\G  
    NZ=`iA8)X  
    4. 谐振波导光栅的角响应 9>1Gj-S2:  
    4Y:[YlfD.  
     flzHZH  
       ^*A8 NdaB  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 M73d^z  
     > nOU 8  
    1. 用于超短脉冲的光栅 w|0w<K  
    & U6bOH%P  
    ">hOD'PG  
    XLxr@1   
    →     查看完整应用使用案例     `/\Z{j0_  
    j& ~`wGM  
    2. 设计和建模流程 y8|?J\eRy  
    568qdD`PS  
     'mR9Uqq\  
    ]v,>!~8r  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 i1k#WgvZR  
    q#!]5  
     ;Uv/#"r  
     
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