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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。 GM?s8yZ<  
    >3@3~F%xAX  
     [0aC]XQZ  
    )Jdku}Pf  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 +:4>4=  
    &$ "J\v m  
     单光栅分析 _U-`/r o  
    −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。 vSC1n8 /  
    −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。 y_w  <3  
    I:G8B5{J  
    '4<o&b^yQ  
     系统内的光栅建模 k sXQ}BE  
    elQjPvb  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 "lLh#W1d  
    −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。 Bv!{V)$  
     J"LLj*,0"  
    CbC [aVA=  
    2l+L96  
    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。 BQ)>}YHk  
     bxtH`^  
    3. 系统中的光栅对准 u~ipB*Zf  
    F8"J<VJ7  
    o{`x:  
     安装光栅堆栈 NsP=l]  
    −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）。 {+=hYB|&  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 E;{RNf|  
     堆栈方向 FHw%ynC  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 lnHY?y7{  
    :PW"7|c!  
    -grmmE]/  
    pu]U_Ll@  
    /51$o\4 S  
     安装光栅堆栈 kN Ll|in@  
    - 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）。 R[j?\#  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 l<GN<[/.+  
     堆栈方向 5WJ ~%"O  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 _.Hj:nFHz  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。  Ux*xz|^  
    )9_W"'V  
     G3io!XM)D  
    "Zh,;)hS  
    BVNJas  
     横向位置 N6"sXw m  
    −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。 $f0u  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 {)lZfj}l  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 ; F'IS/ttX  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 z$R&u=J  
     通过组件定位选项。 j8p<HE51  
    =VzJ>!0  
    Mf#@8"l  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     R}gdN-941  
    Dg.~"h5mT  
    AXHY$f|  
     单光栅分析 r=0PW_r:  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ?D _4KFr  
     系统内的光栅建模 h~\k;ca  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 4X]/8%]V  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 Lw,}wM5X  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 m(U.BXo  
    SNOc1c<~  
     _>\33V-?b  
    YiO}"  
    5. 光栅级次通道选择 pI-Qq%Nwt  
    -Yse^(^"s  
    XjN =UhC  
     方向 Z9$pY=8^?  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 JI]Lz1i  
     衍射级次选择 f tTD-d  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 81x/ bx@L%  
    - 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。 e:nByzdH0[  
     备注 hRX9Du`$  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 y,`n9[$K\  
    #~nXAs]Q  
     Ve%ua]qA  
    ~ Ze!F"  
    6. 光栅的角度响应 yZ,pH1  
    S8dfe~|7:  
    .8^mA1fmX  
     衍射特性的相关性 J{dO0!7y  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ]sb?lAxh{  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 1a(\F 7  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） t;VMtIW+E  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 )jgz(\KZ  
    ME]4tu  
     ; X+tCkzF  
    DCiU?u~  
    示例＃1：光栅物体的成像 tq h)yr;  
     C] mp <  
    1. 摘要 ?%~p@  
    |OF3O,5z  
     "rLm)$I  
    6AJ`)8HX  
    → 查看完整应用使用案例     1q!k#Cliu  
    #M!$CGi (  
    2. 光栅配置与对准 Y QC.jnb2  
       )yb~ kbe  
    _0rt.NRD  
    ,jC~U s<  
     J&~I4ko]  
    ASoBa&vX  
     @-S7)h>~  
    3. 光栅级次通道的选择 )J@[8 x`  
    33lh~+C  
     _@XueNU1hS  
       D.{vuftu  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 T DR|*Cs  
     w,j!%N  
    1. 光栅配置和对准 P{K\}+9F   
    1YMi4.  
     Dz~^AuD6  
    JJ)  
    → 查看完整应用使用案例 b*h:e.q  
     {= &&J@:  
    2. 基底处理 >Vq07R  
    6)YckxN^  
     <(Ar[Rp  
    SHPDbBS  
    3. 谐振波导光栅的角响应 t&43)TPb.  
    3t9+YdNKU  
     tE-bHu370  
    ^^ix4[1$Z  
    4. 谐振波导光栅的角响应 Z<d=v3q  
    .R` _"7  
     ck `td%  
       [^a7l$fmi  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 }KUK|p5  
     j-J/yhWO&  
    1. 用于超短脉冲的光栅 Dj=$Q44  
    r\fkx>  
    ~P}ng{x4z  
    |4/rVj"  
    →     查看完整应用使用案例     ~5|R`%  
    \anOOn@  
    2. 设计和建模流程 w8q 2f-K-  
    b (@GKH"W  
     ]:F !h2  
    5,4" CF$  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 S3HyB b  
    Q1kM 4Up  
     a6h+?Q7uF  
     
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