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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。 w:[1,rRvT  
    I*h%e,yIO  
     iczJXA+  
    i'XW)n  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 R=Qa54  
    ;B Lw?kf  
     单光栅分析 Nf@-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。 * AsILK0  
    −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。 Eo h4#fZ\N  
    )|52B;yZx  
    w4:|Z@I  
     系统内的光栅建模 wY$'KmNW  
    r.-U=ql  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 :A2{  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 Oe#*-  
     j%w}hGW%,  
    ~vL7$-:  
    |[6jf!F  
    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。 *\gS 2[S  
     ;Gf,I1d}{  
    3. 系统中的光栅对准 W~" 'a9H/  
    +V2\hq[{  
    BH`%3Mw  
     安装光栅堆栈 K;ncviGu  
    −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）。 |ZJ<J)y  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 b\{34z,  
     堆栈方向 QmHj=s:x\  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 $!?tJ@{  
    >JSk/]"  
    &- 5`Oln  
    ^4G%*-   
    p* '%<3ml  
     安装光栅堆栈  !' }  
    - 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）。 ~ShoU m[  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 d17RJW%A  
     堆栈方向 k 4HE'WY  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 rnOg;|u8  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 (ncm]W  
    UrC>n  
     Xl/ SDm_p  
    0c-.h  
    /m"#uC!\  
     横向位置 y3Z\ Y[  
    −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。 7O.?I# 76  
    −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。 o$4i{BL  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 "d5nVO/  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 p1BMQ?=($  
     通过组件定位选项。 ]J '#KT{  
    a+-X\qN  
    R>C^duos.  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     o[A y2"e?  
    z~m{'O`  
    KfPYH\ 0  
     单光栅分析 eb#yCDIC   
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 _ArN[]Z  
     系统内的光栅建模 Y5/SbQYf1  
    - 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。 %&Fsk]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。 hx.ln6=4  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Yl$R$u)  
    `SfBT1#5G  
     |_h$}~ ;  
    @$*LU:[  
    5. 光栅级次通道选择 q,Nhfo(  
    #F^0uUjq  
    -qJ%31Mr#  
     方向 =xs"<Q*w>  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 pzcl@  
     衍射级次选择 uHQf<R$:  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 $bCN;yE  
    - 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。 rYK GBo8"  
     备注 zbL8 pp  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响  Lw1aG;5  
    m~f J_  
     ]?<=DHn  
    fep8hf B;  
    6. 光栅的角度响应 ]ZI ?U<0  
    F,.dC&B  
    O{{\jn|lR  
     衍射特性的相关性 uE=pq<  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 _!ITCkBj  
    - 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。 lP;X=X>  
    - 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） n5U-D0/Q  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 -Pt']07E  
    >D5WAQ>b  
     ' X9D(?O  
    L60Sc  
    示例＃1：光栅物体的成像 |Bhj L,  
     JBK(N k  
    1. 摘要 xgQ&'&7l  
    \:5M0  
     S2\|bs7;J,  
    T!YfCw.HZ  
    → 查看完整应用使用案例     8h '~*  
     KB5<)[bs  
    2. 光栅配置与对准 (X?et &  
       l\DcXgD x  
    Q13>z%Rge  
    >"|"Gy (  
     $v\o14 v  
    8`Iz%rw&(J  
     sMDHg  
    3. 光栅级次通道的选择 *1b1phh0/  
    40m>~I^q}  
     ]b&O#D9  
       o/\f+iz7  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 mGC!7^_D`  
     1$RUhxT  
    1. 光栅配置和对准 *t_JR  
    !g2 ~|G  
     B 4RP~^  
    J5#shs[M:  
    → 查看完整应用使用案例 D=_FrEM_IA  
     ,xOOR   
    2. 基底处理 >mCS`D8  
    ,1ceNF#oL  
     +2 x|j>  
    /DE`>eJY  
    3. 谐振波导光栅的角响应 "8*5!anu-  
    E%e2$KfD  
     +AkMU|6  
    uD8,E!\  
    4. 谐振波导光栅的角响应 EF5:$#  
    $/|2d4O:{  
     c W^  
       |S.;']t+  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 BW{&A&j  
     h/xV;oj  
    1. 用于超短脉冲的光栅 BWev(SF{Ny  
    b75en{aDi*  
    }WM!e"  
    K0-AP $  
    →     查看完整应用使用案例     Xd@_:ds  
    9^2l<4^Z  
    2. 设计和建模流程 `CqF&b  
    v?<Tkw ^F  
     $(N+E,XB  
    `S:LuU8e  
    3. 在不同的系统中光栅的交换  .H7xG'$  
    %O02xr=  
     hNUkaP  
     
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