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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。 !"p,9  
    Z#^2F8,]  
     =d( 6 )  
    Q/0;r{@Tq}  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 P_Po g^  
    Y$Os&t@bu  
     单光栅分析 D`,@EW].  
    −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。 g/JAr<  
    −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。 scN}eg:5  
    &X +@,!  
    ib uA~\5  
     系统内的光栅建模 0H;dA1  
    1AA(qE  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 )e]:T4*vo  
    −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。 m,]Tl;f  
     $c  f?`k  
    dI'C[.zp[  
    }2DeqY  
    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。 y 0M&Bh  
     6 U# C  
    3. 系统中的光栅对准 vWzNsWPK"{  
    0*q~(.>a  
    RwT.B+Onuy  
     安装光栅堆栈 NL2n\%n  
    −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）。 b\H(Lq17  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 E/AM<eN  
     堆栈方向 s9O] tk  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Fv e,&~  
    ~+^,o_hT  
    G{ F>=z"(l  
    !YAkHrF`[0  
    OM2|c}]ZQ  
     安装光栅堆栈 c3oI\lU  
    - 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）。 =ngu*#?c4  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 z,/dYvT<  
     堆栈方向 $W` &7  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 N9{ivq|fO  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 v-OGY[|97  
    nLT]'B]$ +  
     2NE/ZqREg  
    _H:SoJ'  
    5nf|CQH6?  
     横向位置 C|z`hNp  
    −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。 w_A-:S 5C  
    −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。 lWnV{/q\X  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 & }k=V4L  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 QF-.")Z  
     通过组件定位选项。 V<ODt%  
    4+l7v?:Pr  
    9HP)@66  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     t"RgEH@  
    gU+BRTZ&x  
    0!+ab'3a  
     单光栅分析 9chiu%20  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 0Dh a1[=  
     系统内的光栅建模 *4A.R&Vu  
    - 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。 [-Q"A 6!Zd  
    - 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。 r@s, cCK9?  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 MZ0uc2L=  
    <|.S~HLTQ  
     uiHlaMf  
    ?9=yo5M}  
    5. 光栅级次通道选择 hRc\&+#/  
    :(I)+;M}P  
    F(SeD)ml  
     方向 {n.g7S~  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 }yB@?  
     衍射级次选择 zU1rjhv+  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 <-FZ-asem  
    - 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。 %!YsSk,   
     备注 7g(rJGjtg  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 aY3kww`  
    ~{+J~5!;<H  
     P=u)Q _  
    VFG)|Z  
    6. 光栅的角度响应 |k?,4 Pk  
    x-%nnC6e  
    RZ?>>Ll6  
     衍射特性的相关性 Za=<euc7  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ed\,FWR  
    - 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。 _^&oNm1  
    - 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） X*FK6,Y|(  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 a#G7pZX/I}  
    +{Q\B}3cj1  
     'OF)`5sj  
    n,xK7icYNQ  
    示例＃1：光栅物体的成像 TR ]lP<m  
     14zo0ANM  
    1. 摘要 c}rRNS$F  
    a&Z|3+ZA  
     sH+]lTSX6{  
    QuF%m^aE  
    → 查看完整应用使用案例     #Oe=G:+A  
    U/jJ@8  
    2. 光栅配置与对准 Yz%=  
       ]YOQIzkL4}  
    :_^9.`  
    >1joCG~  
     %/S BJ  
    q$EVd9aN  
     P#Eqe O  
    3. 光栅级次通道的选择 1b_ ->_9  
    G%'h'AV"  
     @&h<jM{D  
       eeL%Yp3+  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 r-[z!S  
     9)f1CC]  
    1. 光栅配置和对准 Bv9;q3]z-  
    7&HP2r  
     ;>Z#1~8  
    hXM C!~Th  
    → 查看完整应用使用案例 SkPv.H0Id  
     QP\vN|r  
    2. 基底处理 !)LR41>?  
    {P = {)  
     <v5toyA  
    J'B;  
    3. 谐振波导光栅的角响应 2<B+ID3qv  
    C*c=@VAa  
     e=2;z  
    fcV/co_S6  
    4. 谐振波导光栅的角响应 u2Rmp4]  
    mZq*o<kTA  
     4["}U1sG  
       Ylo@  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 kdW i!Hp  
     w#JF7;  
    1. 用于超短脉冲的光栅 V8,$<1Fi;-  
    9&2kuLp?P  
    8#kFS@  
    )hQ`l d7B  
    →     查看完整应用使用案例     *b.>pY?2|  
    y()#FRp7  
    2. 设计和建模流程 o +aB[+  
    wx57dm+  
     VQ}=7oe%q  
    :uI}"Bp  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 j l7e6#zu  
    [{Y$]3?}  
     *b7v)d#  
     
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