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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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    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。 9l?#ZuGXp  
    ~S)o ('  
     SrfDl*  
    $-m`LF@  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 "Y 9 *rL  
    F4i c^F{K  
     单光栅分析 ]<mXf~zg  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 (eI'%1kS<  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 =$UDa`}D  
    AD4KoT&  
    2HBYReQ  
     系统内的光栅建模 'G3B02*  
    z#*w Na&@[  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 [k(oQykq  
    −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。 p%_#"dkC7  
     8Letpygm  
    az~4sx$+}  
    ,Y EB?HA  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 Wa%Zt*7  
     t%<nS=u  
    3. 系统中的光栅对准 pC0l}hnUg  
    dI<s)!  
    7vRJQe)  
     安装光栅堆栈 :e:jILQ[  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 WR=e$ ;  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 |?0Cm|?  
     堆栈方向 !']=7It{  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 U@dztX@u  
    *4Cq,o`o>  
    8 ~.|^no  
    ;JMd(\+-  
    KFBo1^9N  
     安装光栅堆栈 Af5O;v\  
    - 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）。 QIVpO /@  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ,x}p1EZ  
     堆栈方向 L)JpMf0  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 TOV531   
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 k.>*!l0  
    P]-d (N}/H  
     1 ry:Z2  
    ^Humy DD6  
    dIe-z7x  
     横向位置 RG|]Kt8  
    −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。 l2KR=& SX/  
    −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。 ]Qe;+p9vU  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 /|Za[  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 &yv%"BPV  
     通过组件定位选项。 ,/{mRw%  
    2>0[^ .;"  
    wy"^a45h  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     vr2tIKvpn  
    %>}6>nT#  
    oqHI`Tu  
     单光栅分析 hN$6Kx>{  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 8 ZD1}58U4  
     系统内的光栅建模 (L_txd4  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 {`BC$V  
    - 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。 qYc]Y9fi  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 !Gsr* F{.  
    3 <RkUmR  
     FW(y#Fmqs  
    o Hdss;q  
    5. 光栅级次通道选择 /rN%y  
    C,+6g/{  
    )h&s.k  
     方向 t<sg8U.  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 v;AMx-_WH  
     衍射级次选择 W+V#z8K  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 pzmm cjEC  
    - 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。 7F.t>$'  
     备注 M@fUZh  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 LGZ5py=xb  
    5fPYtVm  
     $/5<f<%u&)  
    u}hQF $a"  
    6. 光栅的角度响应 a@Tn_yX  
    Lc(D2=%  
    0{g@j{Lbz  
     衍射特性的相关性 od!"?F  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 &#aQ mgDF  
    - 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。 =wHHR1e  
    - 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） EL $"MT}p  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 2f ]CnD0$  
    t QkEJ pj  
     q3Re F_  
    4 F~e3  
    示例＃1：光栅物体的成像 6rP[*0[  
     eYBo*  
    1. 摘要 eW#U<x%P  
    S]iMZ \I/  
     pZp|F  
    Bt4 X  
    → 查看完整应用使用案例     JCZ"#8M3  
    VQF!|*#  
    2. 光栅配置与对准 6z@OGExmd#  
       " ,&#9  
    n-[J+DdB  
     ::Y   
     `'9Kj9}   
    b{qeu$G R  
     Z\6&5r=  
    3. 光栅级次通道的选择 BUB#\v#a  
    c0jdZ#H  
     xevG)m  
       -Qx:-,.a  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 j|gv0SI_ w  
     }r^@Xh  
    1. 光栅配置和对准 'bp*hqG[  
    Vzf{gr?  
     dO.?S89L  
    ^~}|X%q3  
    → 查看完整应用使用案例 D7cOEL<  
     *m:h0[[J  
    2. 基底处理 V!G&Aen  
    <y1V2Np  
     Q/r0p>  
    ?T-6|vZA  
    3. 谐振波导光栅的角响应 6dQa|ACX_  
    .E:[ \H"  
     -C.x;@!k  
    Okm&b g  
    4. 谐振波导光栅的角响应 R)?b\VK2$  
    f2Frb  
     INSI$tA~  
       |VM c,_D  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 [tDUR  
     Wh[+cH"M  
    1. 用于超短脉冲的光栅 o<P@:}K  
    Bmuf[-}QW  
    jeF1{%  
    lQQXV5NV  
    →     查看完整应用使用案例     0L10GJ"(  
    G|FF  
    2. 设计和建模流程 -}|GkTM  
    o~!4&  
     ! {lcF%  
    I7b(fc-r  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 [Z6]$$!#2  
    eIc~J!?<&V  
     'Y3>+7bI  
     
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