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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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    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。 iT227v!s  
    )R(kXz=M  
     sC(IeGbX  
    [U5[;BNRD  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 -r@fLkwg  
    b8r?Dd"T8  
     单光栅分析 |D~mLs;&  
    −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。 |A0BYzlVc  
    −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。 Ej~vp2  
    jAie[5  
    =\"88e;b2  
     系统内的光栅建模 3"NO"+Q  
    P<ElH 3J`  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 m9o{y6_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。 U0 nSI  
     O3/][\  
    ]w`)"{j5m  
    ikX"f?Q;S2  
    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。 MKf|(6;~  
     sEkfmB2J/  
    3. 系统中的光栅对准 Z-z^0QO  
    _2xNio&  
    ,R#pQ 4  
     安装光栅堆栈 YcOPqvQ  
    −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）。 }Go?j# !  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 #.L9/b(  
     堆栈方向 RtO3!dGT.  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 lR5[UKr  
    b+Vfi9<  
    l25_J.e  
    P{fT5K|  
    (VV5SvdE  
     安装光栅堆栈 kl%%b"h'  
    - 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）。 n_QSuh/Wn  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 DB%}@IW"  
     堆栈方向 v3O+ ;4  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 @+Y ql  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 !xk`oW  
    Z.'j7(tu  
     '2Q[g0VR  
    /S2lA>  
    9^ ;Cz>6s  
     横向位置 #N Qpr  
    −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。 2tD{c^ 9<  
    −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。 J>Pc@,y  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 niC ; WK  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 f#mNx  
     通过组件定位选项。 7>.d*?eao\  
    ^/]w}C#:d  
    2iM]t&^<+  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     ,+2!&"zD  
    & pHSX  
    corNw+|/w  
     单光栅分析 I;1W6uD=  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 e~oh%l^C72  
     系统内的光栅建模 zVt1Ta:j  
    - 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。 &3gC&b^i  
    - 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。 ) XCG4-1  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 #zmt x0  
    GmhfBW?  
     Y"H'BT!b}  
    =&T%Jm}  
    5. 光栅级次通道选择 n( RQre  
    3JYhF)G  
    CWBlDz  
     方向 Me 5Xd|  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 f$>KTb({B  
     衍射级次选择 R7\T.;8+  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 A1Ru&fd!  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 r=6N ZoZ  
     备注 hY5GNYDh  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 izDfpr}s4  
    *kY JwO^  
     YCl&}/.pA  
    Mi~x(W@}3  
    6. 光栅的角度响应 3vXa#f>P<  
    |N5r_V  
    -7Bg5{FA  
     衍射特性的相关性 1.0:  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 joz0D!-"#  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 &x?m5%^l  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） A"tE~m;"7  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Ab #}BHI  
    >:Y"DX-  
     ~nJ"#Q_T  
    ~P7zg!p/q  
    示例＃1：光栅物体的成像 0Q7|2{  
     jn +*G<NJ  
    1. 摘要 *I:a \o~$[  
    lvAKL>qX  
     _u3%16,o  
    mE\)j*Nnv  
    → 查看完整应用使用案例     8]K+,0m6  
    z0H+Or  
    2. 光栅配置与对准 / Q| Z&-c  
       A$g'/QM  
    7}1Z7"?  
    R]&lVXyH  
     \G0YLV~>P  
    =;"eZ  
     2= Y8$-  
    3. 光栅级次通道的选择 8-_atL  
    H Y~[/H+:  
     2T?8{yO7  
       ::p%R@?  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 ;il+C!6zpf  
     8e5imei  
    1. 光栅配置和对准 o2D;EUsNX  
    e'yw8U5E/  
     <a&w$Zc/  
    %Rt 5$+dNT  
    → 查看完整应用使用案例 C{:U<q  
     llN/  
    2. 基底处理 7{tU'`P>  
    m\oxS;fxWi  
     ekW#|  
    O7]kcA  
    3. 谐振波导光栅的角响应 shD4";8*@  
    ce3``W/H3  
     63(XCO  
    i#NtiZ.t=  
    4. 谐振波导光栅的角响应 `PZ\3SC'i  
    P~#LbUP(  
     q[Tl#*P?y  
       ]u^ybW"  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 l)e6*sDZ,  
     ;VzdlCZ@  
    1. 用于超短脉冲的光栅 jM-7  
    27i-B\r  
    ? o&goiM  
    4k9$' k  
    →     查看完整应用使用案例     HVdB*QEH  
    t33\f<e  
    2. 设计和建模流程 PM i.)%++  
    # 0d7  
      HzL~B#  
    !UR3`Xk  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 s",G w]8  
    Q;ZV`D/FA  
     GTi=VSGqF  
     
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