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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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    光币
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    光券
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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。 ,$(v#Tz  
    aI#n+PW  
     .7^-*HT}  
    l,2z5p  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ;GE u.PdxB  
    !>);}J!e]  
     单光栅分析 M HB]'  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 ,5"]K'Vce  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 n\p\*wb  
    #C7j|9Ew1]  
    [$Bb'],k  
     系统内的光栅建模 \)]2Uh|  
    `5&V}"lB  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ! HC<aWb  
    −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。 9o'6es..@Z  
     MW>28  
    _ 7.y4zQJ  
    yE9.]j  
    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。 )fL*Ws6  
     5z>\'a1U  
    3. 系统中的光栅对准 ~B\:  
    OFbg]{ub?  
    W (=B H  
     安装光栅堆栈 >MrU^t  
    −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）。 @v=q,A8_  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ~=ys~em e  
     堆栈方向 elB 8   
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 jsQ$.)nO  
    mkA|gM[g7  
    ~ }22Dvo  
    (=/;rJ`q  
    elgQcJ99  
     安装光栅堆栈 Y sV  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 FJ"9Hs2  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 AoeW<}MO  
     堆栈方向 o hlVc%a  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 >t(@?*ZFT  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 1}*;  
    .?RjH6W  
     K6 7? d  
    C<XDQ>?  
    nUHVPuQ/'T  
     横向位置 \ 6 a  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 Al}PJz\  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 t@M] ec  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 Hc|U@G  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ':4pH#E  
     通过组件定位选项。 MGDv4cFE.  
    BxYA[#fd}  
    ifZNl,  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     3>v0W@C  
    7!w nx.  
    0u2uYiE-l  
     单光栅分析 z-gG(  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 o1+]6s+j}  
     系统内的光栅建模 ygt)7f5  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 ;NeEgqW "  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 |/s2AzDD  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 @A'1D@f#  
    N o\&~  
     ?<^AXLiKV  
    Y_hRL&u3W  
    5. 光栅级次通道选择 "m;]6B."  
    qFbUM;  
    `h5eej&s(  
     方向 ]pTw]SK  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 g~:(EO(w  
     衍射级次选择 ^6y4!='ci  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 q)xl$*g  
    - 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。 ,T*_mDVY  
     备注 mKQST ]5  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 Q1\k`J  
    U3+ _'"  
     wW! r}I#  
    }>X\"  
    6. 光栅的角度响应 3kqV_Pjg  
    bZay/ Zkj  
    K[>@'P}y  
     衍射特性的相关性 P[GX}~_k  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ={E!8"  
    - 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。 :e<`U~8m  
    - 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） ]pRfY9w  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 VXc+Wm*W  
    g y e(/N+I  
     PVD ~W)0m*  
    m,gy9$  
    示例＃1：光栅物体的成像 /#qs(! d  
     [71#@^ye  
    1. 摘要 x*R8^BA]pR  
    {NY~JFM  
     I)XOAf$6  
    .mT#%ex  
    → 查看完整应用使用案例     W`Q$t56  
    ]/o12pI  
    2. 光栅配置与对准 2B9 i R  
       iF [?uF  
    i+)}aA  
    !]rETP_  
     mWli}j#  
    9|N" @0<B  
     ]>)u+|  
    3. 光栅级次通道的选择 Y^f94s:2S  
    g5tjj.  
      (# 6<k  
       ceFsGdS  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 K\IYx|Hm a  
     ]6t]m2~\  
    1. 光栅配置和对准 %RQC9!  
    \7Gg2;TA6o  
     bJQ5- *F  
    7P<r`,~k-  
    → 查看完整应用使用案例 4M @ oj  
     -{X<*P4p  
    2. 基底处理 iNod</+"K  
    }P<Qz^sr_  
     RAIVdQ}.Z  
    $%7I:  
    3. 谐振波导光栅的角响应 Qq#Ff\|4u(  
    t"<s}~  
     t)-*.qZh  
    %1Bn_  
    4. 谐振波导光栅的角响应 &|v{#,ymeb  
    Zimh _  
     1 6"#i  
       cVO,~I\\  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法  t?gJNOV  
     <&4nOt  
    1. 用于超短脉冲的光栅 h}<0/  
    e# t3u_  
    R)ERx z#  
    &~RR&MdZ2  
    →     查看完整应用使用案例     <"W?<VjO  
    ~A6"sb=  
    2. 设计和建模流程 t)` p@]j  
    yQ9ZhdQS  
     !lAD q|$  
    _5mc('  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 "NDxgJ%J35  
    :p' VbQZ{  
     D3`}4 A  
     
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