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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。 /)1v9<vM"  
     t.3 \/  
     b!~TAT&8  
    ~Q!~eTw  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 %yw=[]Vjze  
    bf98B4<  
     单光栅分析 I]sqi#h$2W  
    −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。 5upShtC  
    −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。 '\4fU%  
    =jIxI,  
    g.*&BXZi  
     系统内的光栅建模 oMTY)`me  
    )y\BY8  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 :c;_a-69  
    −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。 <;KRj85"j  
     $,`VUe{  
    ??TdrTS  
    nL;K|W  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 ]I XAucI]  
     X\G)81Q.S  
    3. 系统中的光栅对准 U2&HSE|2J  
    B007x{-L  
    LD@7(?mlU  
     安装光栅堆栈 n8FT<pUq  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 JFJIls  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 -RCv7U`  
     堆栈方向 }wkaQQh  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 n `#+L~X  
    El1:?4;  
    le2/Zs$  
    {3 SdX  
    ) :}Fu  
     安装光栅堆栈 @fDQ^ 4  
    - 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）。 )6C`&Mj  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 49y *xMn  
     堆栈方向 b#}t:yy  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 D3]@i&^B  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 |)';CBb  
    \vs%U}IrO  
     (JvQ-H  
    6#?NL ]A  
    <dJIq"){  
     横向位置 ]g7HEB.Y  
    −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。 ) 1BiEK`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。 Ahd\TH  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节  xLLC)~  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 o>$|SU!a  
     通过组件定位选项。 ?V6 %>RU  
    j$%yw4dsj  
    Yg|l?d"  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     Vy&f"4~  
    1 O- E],  
    sMN>wbHwh[  
     单光栅分析 Y"s )u7  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 &:C{/QnA  
     系统内的光栅建模 B[Ix?V4yy  
    - 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。 M@5KoMsB9  
    - 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。 xan/ay>  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 s?~8O|Mu'  
    @>gD1Q7v b  
     *+NZQjl'  
    HUD7{6}4  
    5. 光栅级次通道选择 3[,wMy"  
    u% r!?-z  
    T^+1rG  
     方向 %zRiLcAT  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 *EX$v4BX  
     衍射级次选择 {rtM%%l  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 zL6 \p)y  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 ./'; P <)  
     备注 /kAwe *)  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 A> J1B(up  
    )#)nBM2\  
     <8g *O2  
    3^j~~ "2,w  
    6. 光栅的角度响应 8H&_,;  
    ]VzqQ=U%  
    ,^n-L&  
     衍射特性的相关性 ,*q#qW!!  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Y1m}@k,+M  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 :h^O{"au^  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） QQ5lW  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 x:=0.l#  
    wxH (&CB-{  
     ev)rOcOU  
    ',L{CQA?c  
    示例＃1：光栅物体的成像 :5$xh  
     N)9pz?*V  
    1. 摘要 gcQ.  YP9  
    L7i}Ga!8  
     <Gbn PG?  
    uWJ#+XK.  
    → 查看完整应用使用案例     Wg}B@:`T  
    E1$Hu{  
    2. 光栅配置与对准 Usa{J:  
       2U=/<3;u  
    ^zBjG/'7  
    </K%i;l  
     e6tH/`Uln  
    stf,<W  
     ^4y(pcD  
    3. 光栅级次通道的选择 EX+={U|ua$  
    Vy?R/ Uu  
     g;u<[>'I  
       ;zfQ3$@9  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 >reaIBT  
     Qs}/x[I  
    1. 光栅配置和对准 ~rVKQ-+4&  
    t(Q&H!~e   
     zbF:R[)  
    6Tm Rc  
    → 查看完整应用使用案例 W\ 1bE(AwZ  
     TnbGO;  
    2. 基底处理 c+,7Zu!  
    !=~s/{$PE  
     -13P 2<i+  
    VJ~X#Q  
    3. 谐振波导光栅的角响应 *` @XKK  
    3{2^G@j  
     8o8b'tW^  
    Gvt;Q,hH  
    4. 谐振波导光栅的角响应 EI?d(K  
    Lo$Z>u4(c  
     ;~'cITL  
       )vEHLp.  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 cJ7{4YK_#/  
     'S%} ?#J  
    1. 用于超短脉冲的光栅 cu.*4zs  
    AHp830\  
    SIaUrC  
    XEvGhy#  
    →     查看完整应用使用案例     Ef,7zKG  
     K$37}S5  
    2. 设计和建模流程 RpmBP[  
    uv~qK:Nw(  
     yL.PGF1(  
    0gwm gc/#  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 CN8@c!mB  
    *MnG-\{j  
     \GbHS*\+  
     
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