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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。 l:kF0tj"  
    k4-C*Gx$h  
     8:A6Ew&\]O  
    cYTX)]^u  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 dTP$7nfe  
    .es= w=  
     单光栅分析 93y.u<,2;  
    −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。 FCmS3KIa,  
    −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。 t UW'E  
    1k>*   
    (5N&bh`E  
     系统内的光栅建模 0)qLW& w  
    MgLz:2 :F  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 8 YBsYKC  
    −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。 \G*vY#]  
     D &wm7,  
    Fx0<!_tY-  
    /T*]RO4%>]  
    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。 [XQoag;!  
     ;z7iUke0%  
    3. 系统中的光栅对准 vexQP}N0  
    Efw/bTEg  
    an<tupi[E  
     安装光栅堆栈  o*QhoDjc  
    −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）。 $y >J=  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 R16" lG  
     堆栈方向 ?z60b=f8  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 4 ITSDx  
    #tBbvs+%  
    QTK{JZf  
    p2 y h  
    H1=R(+-s  
     安装光栅堆栈 (85F1"Jp  
    - 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 m *"SG  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 +;z4.C{gM  
     堆栈方向 '89D62\89  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 x<=+RYz#^:  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 JX/rAnc@  
    z0Gh |N@)  
     GI7CZ  
    ;LH?Qu;e  
    AC(}cMM+  
     横向位置 mnXaf)"  
    −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。 <H E'5b  
    −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。 2&!G@5  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 e v?Hz8Q;(  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 JUU0Tx:`9)  
     通过组件定位选项。 -D.6@@%Kc}  
    r0j:ll d  
    bU:"dqRm<  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     }kXF*cVg  
    1rEhL  
    g[@]OsX   
     单光栅分析 #\4uu  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 8X*6i-j5E  
     系统内的光栅建模 F/RV{} 17E  
    - 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。 '1r:z, o|  
    - 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。 6z=:x+m  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 wTIOCj  
    %wvSD&oz  
     `t ZvIy*  
    {My/+{eS!?  
    5. 光栅级次通道选择 R4QXX7h!  
    xp>r a2A  
    jr@<-.  
     方向 vD}y%}  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 3=5+NJ'8  
     衍射级次选择 Ge[N5N>  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ,n ~H]66 n  
    - 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。 |'mgo  
     备注 xk.\IrB_  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 1c+[S]7rY  
    t~ Q {\!  
     A'6>"=ziP  
    ^^)D!I"cA,  
    6. 光栅的角度响应 S1;#5 8  
    OZLU>LU  
    @y)-!MHN(8  
     衍射特性的相关性 VwHTtZ  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 D`r:`  
    - 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。 8TC%]SvYim  
    - 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） I`E9]b(w  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 .v0.wG  
    Z]":xl\7  
     m_Z%[@L  
    3(}HD*{E[@  
    示例＃1：光栅物体的成像 gn#4az3@e>  
     {&"rv<p  
    1. 摘要 Qy5\qW'  
    (?I8/KYR  
     :kfl q  
    {Qg"1+hhM  
    → 查看完整应用使用案例     qnv9?Xh  
    .0cm mpUNq  
    2. 光栅配置与对准 "f(iQI  
       l)HF4#Bs  
    KE&Y~y8O\  
    n4qj"x Q  
     X@5!I+u\L  
    ^'*9,.ltd  
     AAxY{Z-4  
    3. 光栅级次通道的选择 4)*8&  
    D%Hz'G0|  
     2zh?]if  
       mz3!HksZ "  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 S3`zB?7,  
     G?8LYg!-  
    1. 光栅配置和对准 'h.{fKG]ME  
    j$n[; \]n  
     tB'F`HM:mq  
    J,_I$* _0  
    → 查看完整应用使用案例 uK="#1z cC  
     IFH%R>={  
    2. 基底处理 tb/bEy^  
    J}hi)k  
     Nf%jLK~  
    (SfP3  
    3. 谐振波导光栅的角响应 e 9U\48  
    ~}z{RE($v  
     [58xT>5`m  
    n1a;vE{!  
    4. 谐振波导光栅的角响应 2d>kc2=*  
    Aj*0nV9_  
     nMNAn}~*M  
       bBW(# Q_a  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 l=`)yc.  
     g(7htWr4  
    1. 用于超短脉冲的光栅 pj6Q0h)  
    /Tv=BXL-  
    :G?"BL5vP  
    u 3wF)B{  
    →     查看完整应用使用案例     p)(mF"\8=  
    FZ6.<wN  
    2. 设计和建模流程 no?TEXp*  
    \5BI!<  
     1uG?R  
    R0(Nw7!d/[  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 {:$0j|zL1  
    v(3nBZHv_!  
     xAMj16ZF  
     
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