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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。 Qs?+vk?*h  
    U|Jo[4A  
     h ?ia4t  
    #/tdZ0  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 :,ym)|YV  
    yav)mO~QU6  
     单光栅分析 =)zq %d?i;  
    −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。 bL&]3n9Rwu  
    −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。 Cir =(  
    cUm9s>^)/  
    .gPsJ?b  
     系统内的光栅建模 ,X$Avdc2  
    fN4p G*D  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 gP`!MlY@  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 :O!G{./(_  
     qIqk@u  
    a[$.B2U  
    SQ Fey~  
    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。 sTA/2d  
     r2](~&i2  
    3. 系统中的光栅对准 h#n8mtt&i  
    L$Leo6<3a  
    6m.Ku13;  
     安装光栅堆栈 j0%0yb{-^  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 RYV6hp)|  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 eFnsf}(Iy  
     堆栈方向 8x9kF]=  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 nM; G; T  
    =k*0O_  
    23f[i<4e  
    *M|\B|A.  
     g_>ZE  
     安装光栅堆栈 <?zTnue  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 Fm;)7.% >  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ^kl9U+  
     堆栈方向 _ <;Q=?'*  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 )]%9Tgn  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 epR~Rlw>2  
    Fkz  
     5i/E=D  
    Uo @NK  
    KyyG8;G%  
     横向位置  q%k+x)  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 @ |GeR  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 p\{+l;`  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 Z M+Hb_6f  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 b66X])+4jE  
     通过组件定位选项。 Y1 P[^ws  
    Ke ?uE  
    ^c\IZ5  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     Wv0'?NL.  
    qp W#!Vbx  
    }91mQ`3  
     单光栅分析 <nvWC/LU  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 _onp%*  
     系统内的光栅建模 3] qlz?5  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 y@M}T{,/  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 ^)q2\ YE;  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ~& 5&s  
    RGO:p]t|  
     ^@Qi&g`lr?  
    <!9fJFE  
    5. 光栅级次通道选择 e9W7ke E*  
    N}Ks[2  
    Nr"N\yOA/  
     方向 eU koVr   
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 eh(Q^E;*  
     衍射级次选择 Z) Xs;7  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 Ys$YI{  
    - 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。 4VNb`!e  
     备注 C|f7L>qe  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 z`/.v&<>V  
    jAK{<7v4U  
     `XxG"k\/S  
    $a^isd4  
    6. 光栅的角度响应 Tj=dL  
    >Mn>P!  
    Mjj}E >&  
     衍射特性的相关性 g(<T u^F  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 zq;DIWPIoJ  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 XY{:tR_al  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） 3eTrtCe$  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 HmExfW  
    =dM.7$6) R  
     OB6J.dF[%  
    }t|Plz  
    示例＃1：光栅物体的成像 \E@s_fQ]  
     "#twY|wW  
    1. 摘要 <jUrE[x  
    8lOI\-  
     /zG +]  
    #%^\\|'z  
    → 查看完整应用使用案例     nlzW.OLM  
    ejklpa ./  
    2. 光栅配置与对准 mP pvZ  
       -\kXH"%  
    |mxNUo-  
    0||"r&:X  
     I1)-,/nEjg  
    L)F1NuR  
     hOPe^e"  
    3. 光栅级次通道的选择 W|dpFh`  
    a}KK{Vqo`  
     hr$Sa  
       s>|Z7[*  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 dL_QX,X-]  
     Wp5]Uk  
    1. 光栅配置和对准 \+k, :8s/  
    ~uI**{  
     TZ_rsj/t  
    YwL`>?  
    → 查看完整应用使用案例 (=1q!c`  
     84=-Lw  
    2. 基底处理 <%z@  
    G02ox5X  
     z)lM2x>|*  
    ImIqD&a-h  
    3. 谐振波导光栅的角响应 vv+D*e&<  
    o+<29o  
     [pii  
    P:sAqvH6  
    4. 谐振波导光栅的角响应 \M5P+Wk '  
    k(P3LJcYQ  
     =fl%8"%N&  
       ll^DY hx}  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 (I4y[jnD  
     :peqr!I+K  
    1. 用于超短脉冲的光栅 }YQ:6I  
    .APVjqG  
    S%kS#U${|  
    +W9]ED  
    →     查看完整应用使用案例     S5N@\ x  
    8xgJSk  
    2. 设计和建模流程 Z>F@n Tzb>  
    IX9K.f  
     flG=9~qcGQ  
    =7 VCtd/  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 3gpo %  
    2"@Ft()]  
     /D[dO6.  
     
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