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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。 LZ}C{M{=5A  
    q:+,'&<D  
     zT*EpIa+LS  
    ( n|PLi  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 |fOQm  
    iE!\)7y  
     单光栅分析 v:nm#P%P  
    −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。 nYLq%7}k  
    −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。 w?Cqe N  
    V31<~&O~%  
    a4Fe MCvV9  
     系统内的光栅建模 :B6hYx  
    8lg $]  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 tQ&.;{5[f  
    −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。 {+F/lN@  
     B#N(PvtE  
    0V@u]  
    7H %>\^A^  
    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。 Xk8+m>   
     Oca_1dlx  
    3. 系统中的光栅对准 z}&?^YU*)`  
    b*\K I  
    Lo5itW  
     安装光栅堆栈 '%vb&a!.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）。 Az8>^|@  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 vT#zc)j  
     堆栈方向 ?| s1Cuc  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 hOx'uO`x(  
    ;!v2kVuS]  
    `lX |yy"  
    *$1M= $  
    ) wtVFG  
     安装光栅堆栈 KuL2X@)}  
    - 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）。 u%3D{Dj  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 }1VxMx@  
     堆栈方向 CkKr@.dV  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 tpwMy:<Ex  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 *NHBwXg+  
    8D@H4O.  
     rlEEf/m:  
    $1y8gm  
    9~2}hXm;  
     横向位置 61L  vT"  
    −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。 BU(:6  
    −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。 a|Io)Qhr  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 7=(r k  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 7 p}J]!Z  
     通过组件定位选项。 EnnT)qos  
    qpjtF'  
    A[`c2v-hF  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     e33j&:O  
    VJmX@zX9  
    0*^ J;QGE  
     单光栅分析 Fa:fBs{  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 r2M Iw  
     系统内的光栅建模 = _X#JP79  
    - 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。 KJ M :-z@  
    - 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。 F67%xz0  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ErIAS6HS'  
    g`I`q3EF)  
     |:BKexjHL  
    lO3W:,3_a  
    5. 光栅级次通道选择 6bF?2 OC  
    $N4%I4  
    =oQw?,eY  
     方向 qKNX^n;  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 cVya~ *  
     衍射级次选择 c@;$6WSG^  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 = }0M^F  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 >oSNKE  
     备注 golr,+LSo  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 A[)od   
    2NHuZ.af  
     Fb#.Gg9b>  
    -;9pZ'r  
    6. 光栅的角度响应 =2!AK[KxX  
    U  ?'$E\  
    XN65bq  
     衍射特性的相关性 65X31vU  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 :?W {vV  
    - 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。 f0H 5 )DJf  
    - 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） k.=67L  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 /^ *GoB  
    e[_W( v  
     G%0G$3W"  
    7oaa)  
    示例＃1：光栅物体的成像 y Nb&;E7 H  
     JA0$Fz  
    1. 摘要 Y*nzOD$  
    tKg\qbY&  
     DwM4/m  
    L(tS]yWHw  
    → 查看完整应用使用案例     NCbl|v=  
    FD>j\  
    2. 光栅配置与对准 zWvG];fsN  
       @gzm4  
    +W|MAJtg  
    3?|gBiX  
     .C=&` ;Vs  
    $mFsf)1]]?  
     +9Z RCmV  
    3. 光栅级次通道的选择 4 4%jz-m  
    <q Z"W6&&  
     +LddW0h+=8  
       h $)t hW  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 VesW7m*z  
     iw1((&^)"  
    1. 光栅配置和对准 Kp,}7%hDw!  
    1o)Vzv  
     <jd S0YT  
    *;A I0  
    → 查看完整应用使用案例 e  iS~*@  
     - bL 7M5  
    2. 基底处理 ^$3 ~;/|  
    L8-  
     [{3WHS.  
    ]P/eg$u'I  
    3. 谐振波导光栅的角响应 *0bbSw1kc  
    VuTH"br6  
     7kpCBLM(}  
    FI@2K M  
    4. 谐振波导光栅的角响应 /_~b~3{u  
    Yh/-6wg  
     it!i'lG  
       X;_0"g  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 pJ7wd~wF*  
     9_IR%bm  
    1. 用于超短脉冲的光栅 _DfI78`(  
    PZ69aZ*Gs  
    @~6A9Fr  
    U|odm58s  
    →     查看完整应用使用案例     j}YZl@dYV  
    sQW$P9s c  
    2. 设计和建模流程 6suB!XF;  
    R`=IYnoOA  
     GEP YSp  
    2L.UEAt  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 N^|r.J  
    cqeId&Cg  
     &rj6<b1A  
     
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