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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。 5Ln,{vsv  
    3(N$nsi  
     U9 s&  
    xm~`7~nFR  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 3jU&zw9  
    bsli0FJSh'  
     单光栅分析 s!zx} 5  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 '<)n8{3Q5w  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 ;ef}}K  
    my1@41 H  
    r Z$O?K  
     系统内的光栅建模 I$G['` XX/  
    V2EUW!gn 2  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 K@]4g49A/j  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 J*A,o~U|  
     %aCqi(.7  
    _;y9$"A  
    VCkq"f7c 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。 Q3~H{)[Kq  
     >Cp0.A:UC#  
    3. 系统中的光栅对准 +Kc  
    ;H*T^0  
    g:@#@1rB6  
     安装光栅堆栈 (5YM?QAd  
    −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）。 sl l\g  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 .~;\eW[  
     堆栈方向 9.-S(ZO  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 0[(8   
    !;A\.~-!G  
    $h"\N$iSq  
    PC8Q"O  
    ^^$s%{ep"  
     安装光栅堆栈 tDcT%D {:  
    - 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）。 @S;'@VC  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 JH9J5%sp  
     堆栈方向 Btn?N  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 dZ@63a>>@  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 YD6'#(  
    FW4<5~'  
     qEOhwrh  
    ouQ T  
    Qw*|qGvy^  
     横向位置 $6 f3F?y7  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 [z{1*Xc  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 H7n>Vx:L-  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 J*M>6Q.)  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 #;yZ  
     通过组件定位选项。 N4!O.POP  
    n7[V&`e_  
     =:pJ  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     O^ yG?b  
    Jnov<+  
    q<1 ~ vA9  
     单光栅分析 NXrlk  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 rEW b"  
     系统内的光栅建模 )ez9"# MH'  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 a`>B Ly5o  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 0GeTS Fj  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 kl:Bfs)b  
    gM:".Ee  
      qX{+oy5  
    YS0<qSN  
    5. 光栅级次通道选择 sO@Tf\d  
    n:!_  
    "chDg(jMZ  
     方向 (jE9XxQY  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 kxv1Hn"`{E  
     衍射级次选择 ?Uo BV$  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 b \2 ds,  
    - 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。 .Q 2V}D85  
     备注 'H;*W|:-]  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ? =Kduef  
    =Xr.'(U  
     NgPk&niM  
    ?Ir:g=RP*  
    6. 光栅的角度响应 InI$:kJ  
    \9T7A&  
    7%M_'P4 V  
     衍射特性的相关性 8":Q)9;%  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 D0f]$  
    - 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。 ;2QP7PrSY  
    - 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） w}L[u r;I_  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 es7=%!0  
    V'gh 6`v  
     ?:0Jav  
    ZN0P:==  
    示例＃1：光栅物体的成像 Z% UP6%  
     dR]m8mdqc1  
    1. 摘要 v]UwJz3<  
    CqC`8fD1  
     ]`WJOx4  
    $F.a><1rY  
    → 查看完整应用使用案例     ;O,jUiQ  
    }Q+|W=2t  
    2. 光栅配置与对准 C0Z=~Q%  
       q) KKvO  
    JucY[`|JV  
    _Fg5A7or  
     aN3;`~{9  
    HZZn'u  
     owv[M6lbD  
    3. 光栅级次通道的选择 jebx40TA3  
    Tid aa  
     >9J:Uo1z  
       a 1*p*dM#  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 MolgwVd  
     `Pnoxm'  
    1. 光栅配置和对准 tZo} ;|~'  
    fc>L K7M  
     G3v5KmT  
    2 yz _  
    → 查看完整应用使用案例 [2cD:JL  
     mX|ojZ  
    2. 基底处理 Flb&B1  
    wy2 D;;  
     I%Z  
     !}$$:  
    3. 谐振波导光栅的角响应 sDV Q#}a  
    ,R|BG  
     g9F?z2^  
    7K:PdF>/  
    4. 谐振波导光栅的角响应 Z3!`J&  
    "kFg  
     P!k{u^$L  
       ^<AwG=  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 }ad|g6i`  
     |wj?ed$ f  
    1. 用于超短脉冲的光栅 6W Ur QFK  
    P0b7S'a4!  
    !|>"o7  
    U/BR*Zn]*  
    →     查看完整应用使用案例     syK^<xa  
    4KrL{Z+}  
    2. 设计和建模流程 9_s`{(0?  
    rrv%~giU  
     <9 ;!3xG  
    HpnWo DM  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 Xha..r  
    qIqM{#' ^  
     8\gjST*  
     
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