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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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    光券
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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。 ;<d("Yz:@Z  
    x zu)``?  
     Hj't.lg+j  
    Y%y=  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 U|. kAI*  
    1@sy:{ d`  
     单光栅分析 <QFT>#@T  
    −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。 ^WQ.' G5Q  
    −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。 p/L|;c  
    .dX ^3  
    NpqMdd   
     系统内的光栅建模 0>Iy`>]  
    "n3r,  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 WzZ<ZCHm  
    −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。 U/9xO"b{.  
     F)_jW  
      4Ra  
    lYldq)qB{  
    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。 fTd=}zY  
     b{JcV  
    3. 系统中的光栅对准 U8Z(=*Z3  
    N|-M|1w96  
    ekC 1wN l  
     安装光栅堆栈 8&<C.n KP  
    −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）。 K8M[xaI@  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 69ZGdN  
     堆栈方向 %^tKt  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 b>SG5EqU@  
    )(yD"]co  
    Z6C!-a  
    tb36c<U-  
    c-1,((p  
     安装光栅堆栈 6BK-(>c(6  
    - 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）。 $P'Y  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 vOIK6-   
     堆栈方向 sI\v}$(~  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 Ug(;\*yg  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 Kv(2x3("  
    *|WS,  
     W;%$7&+0  
    8Ld{Xg  
    S&(MR%".  
     横向位置 fNR2(8;}  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 Wk<heF  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 C:z+8wt  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 wJc~AP)I%z  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Y$JGpeq8w  
     通过组件定位选项。 A#NJ8_  
    N8*6sK.  
    9~3;upWu!  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     s4V-brCM$|  
    6!F@?3qCyg  
    -DAkVFsN  
     单光栅分析 0F48T<i  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 =Q+i(UGHi  
     系统内的光栅建模 b;Nm$`2  
    - 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,@&Z#IZ`  
    - 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。 zD}@QoB  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 rgq~lZ.U4K  
    arVu`pD*n  
     @nWhUH%  
     Y7*8 A,  
    5. 光栅级次通道选择 4)Jtc2z7Z\  
    au=A+  
    wPr9N}rf  
     方向 #BPJRNXd  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 pg<m0g@W*;  
     衍射级次选择 HpLCOY1-  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 Kd='l~rby  
    - 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。 4Fu:ov ]M  
     备注 _PPZ!r(  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 f%,Vplb  
    5:R$xgc  
     ov3FKMG?  
    }xx"  
    6. 光栅的角度响应 T'^ Do/  
    x."R_>  
    ;- 0 d2Z  
     衍射特性的相关性 gWk?g^KJL  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 >b;o&E`\  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 7Gh+EJJ3I  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） 7!qO*r  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 +DsdzR`Gx,  
    '@0Z#A  
     %3%bRP  
    8(3n v[  
    示例＃1：光栅物体的成像 ]3D>ai?  
     N4HIQ\p  
    1. 摘要 Wg5<@=x!G  
    ']bw37_U,  
     0#G@F5; <  
    ayGcc`  
    → 查看完整应用使用案例     A4~- {.w=  
    ?<;9=l\Q  
    2. 光栅配置与对准 &xWej2a!  
       }AW"2<@  
    WrHY'  
    WEaG/)y  
     P.y06^ X}A  
    IRknD3LX  
     oNEjlV*  
    3. 光栅级次通道的选择 +dG3/vV  
    T? g%I  
     P#!^9)3  
       O7"16~ a  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 wi/qI(O!  
     3<x1s2U  
    1. 光栅配置和对准 ;7>k[?'e  
    x%'5 rnm|  
     <*Gd0 v%  
    v]GQb  
    → 查看完整应用使用案例 \1He9~6  
     nYnB WDnV  
    2. 基底处理 >Jk]=_%  
    'NNfzh  
     aGAeRF  
    ,<(0T$o E[  
    3. 谐振波导光栅的角响应 <nk9IAH  
    MBqw{cy  
     <y=+Gh  
    ^]NFr*'!  
    4. 谐振波导光栅的角响应 oLS/  
    $KVCEe!X  
     KG=57=[  
       b5S4C2Ynq  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 R=J5L36F  
     ]7{ e~U  
    1. 用于超短脉冲的光栅 yBRYEqS+  
    Q_)$Ha{>H,  
    Qt\^h/zjG  
    onU\[VvM  
    →     查看完整应用使用案例     :Vy*MPS5  
    ES\=MO5a7  
    2. 设计和建模流程 b~*CJ8Ad  
    3UX6Y]E3  
     )A$xt)}P!{  
    X7rsO^}W  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 .*X=JFxl  
    LC4W?']/  
     (h|E@gRa  
     
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