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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。 eimA *0Cq  
    )^V5*#69D  
     c4FOfH|  
    l;"ub^AH  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 W ??;4  
    k4]R]=Fh.  
     单光栅分析 ksxO<Y  
    −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。 w}]3jc84  
    −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。 weTK#O0@v  
    "E4i >g  
    hqwz~Ky}  
     系统内的光栅建模 p P_wBX  
    IIYX|;1}X  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 znGZULa#  
    −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。  3D[:Rf[  
     <yX@@8  
    WzNG<rG  
    UU;Y sj  
    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。 '_Hb}'sFI  
     |hZ|+7  
    3. 系统中的光栅对准 @k#z &@b  
    #8WR{  
    A3<P li  
     安装光栅堆栈 kV]%Q3t  
    −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）。 Vj9`[1}1Z  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 r!-L`GUm  
     堆栈方向 >G w%r1)  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ;m M\, {Z  
    )%nt61P\W  
    y.TdWnXx  
    ^*4(JR   
    oeRYyJ  
     安装光栅堆栈 2={K-s20  
    - 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）。 =~(LJPo6  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 HY%6eUhj  
     堆栈方向 ZJ{+_ax0K  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 U:T5o]P<  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 Z_hBd['!  
    l[!C-Tq  
     !W6    
    SFm.<^6  
    o@Cn_p^X  
     横向位置 r4z}yt+  
    −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。 ix_$Ok  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 #L)4 |  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 ` wsMybe#  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 &_Xv:?  
     通过组件定位选项。 'f$?/5@@  
    - KoA[UJ  
    G~mB=]  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     u9y-zhj_$  
    6nhfI\q3wY  
    hPCSLJ  
     单光栅分析 "}y3@ M^  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 _sD]Viqc  
     系统内的光栅建模 EJSgTtp 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。 E]e[Ty1  
    - 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。 J*W;{Vty  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Y9c9/_CSj  
    B39PDJ]hu  
     ~wd?-$;070  
    c)P%O  
    5. 光栅级次通道选择 }E\+e!'!2  
    1:~m)"?I_^  
    /`]|_>'  
     方向 +'6ea+$  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ]nr BmKB  
     衍射级次选择 9zGKQ|X)  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 HS7 G_  
    - 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。 c Dh4@V  
     备注 ~bm2_/RL  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 l Ib>t  
    WFc[F`b  
     H]n0JG9K  
    &>^Ympr  
    6. 光栅的角度响应 7^ Q$pT>  
    e+=G-u5}-  
    1)kl  
     衍射特性的相关性 jwE(]u  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Ph!NY i,  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 J$=b&$I(  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） n;T  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 3@WI*PMc  
    ."@a1_F|  
     J hq5G"  
    >C d&K9H  
    示例＃1：光栅物体的成像 z_iyuLRdb  
     . R8W<  
    1. 摘要 EO!cv,[a  
    =.2cZwxX$  
     b}{9 :n/SC  
    sT T455h)  
    → 查看完整应用使用案例     n[p9$W`  
    T!eh?^E  
    2. 光栅配置与对准 lNp:2P  
       x6cl(J}  
    |k9j )Hg(  
    c3 ]^f6)?  
     tNNg[;0  
    QMfy^t+I  
     ^ cd5Zl  
    3. 光栅级次通道的选择 TKutO0  
    KKTfxNxJn  
     we).8%)'  
       Fm+)mmJP  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 DB= cc  
     _EBDv0s  
    1. 光栅配置和对准 4]Nr$FY  
    zpQ/E  
     MvwJ(3  
    [#h!3d|?B  
    → 查看完整应用使用案例 H {Wpf9_ K  
     42[:s:  
    2. 基底处理  l e/#J  
    &ZFAUE,[  
     @V CQ4X7T  
    +OP:"Q_#  
    3. 谐振波导光栅的角响应 D`@U[`Sw  
    'cc4Y~0s  
     T k=3"y+u[  
    +s 0Bt '  
    4. 谐振波导光栅的角响应 L6}x3  
    'r <BaL  
     f9bz:_;W_  
       ![C $H5  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 =ZL}Av}  
     ,TA [el%#  
    1. 用于超短脉冲的光栅 rKO*A7vE  
    gQt@xNO  
    P`v~L;f  
    9 3I9`!e  
    →     查看完整应用使用案例     s+~Slgl  
    90v18k  
    2. 设计和建模流程 W{/z-&  
    cCCplL  
     (:muxby%  
    ;5_S  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 'a[|}nJ3  
    K:Go%3~,  
     lfG's'U-z  
     
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