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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。 @q+cm JKv  
    $89ea*k  
     97Zk P=Cq  
    gX$0[ sIS.  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 5:%..e`T  
    tS (i711  
     单光栅分析 G(As%r]  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 9p2>`L  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 !@pV)RUv7  
    *H5PT  
    F?b'L JS  
     系统内的光栅建模 w|}W(=#  
    `10X5V@hP  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 &[5n0e[  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 ]yAEjn9cN  
     >*`>0Q4y  
    G@!_ZM8h  
    /v"6BU  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 xd^&_P$=  
     .pM &jni Y  
    3. 系统中的光栅对准 ua`6M  
    -BA"3 S  
    [,O`MU  
     安装光栅堆栈 (0E U3w?]  
    −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）。 cy)k<?,  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 L$1K7<i.  
     堆栈方向 / R_ u\?k(  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 x.b; +p}=  
    {*QvC g?  
    Q[J [=  
    $D QD$  
    pi`;I*f/  
     安装光栅堆栈  Y*@|My`  
    - 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）。 3ppuQ Q  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 :E>&s9Yj?  
     堆栈方向 iV?` i  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 %z*29iKlI  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 m[Z6VHn  
    WP0 #i~3*  
     `$S^E !=  
    ?k{|Lk  
    6Z~Ya\~.g.  
     横向位置 v9%nau4  
    −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。 r\(v+cd  
    −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。 hPa n  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 dh&W;zs  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 TdQ ]G2  
     通过组件定位选项。 Rl_.;?v"!  
    %_R$K#T^,  
    aXe{U}eow  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     X[V?T>jsM  
    f hQy36i@  
    q@w{c=  
     单光栅分析 (%[Tk[  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 NMXnrvS&  
     系统内的光栅建模 i90}Xyt  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 aH%ZetLNJ  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 #2\8?UPd  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Sv7 i! j  
    "YJ[$TG  
     7))\'\  
    %yiD~&  
    5. 光栅级次通道选择 8;TAb.r  
     ]nUR;8  
    ##H;Yb  
     方向 k({2yc#RD&  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 eUt=n)*`  
     衍射级次选择 +UzXN$73  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 4E2yH6l  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 OU!nN>ln  
     备注 8O6_iGTBh  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 {O)YwT$`  
    %y>+1hakkX  
     wa!zv^;N*  
    EYkj@ .,  
    6. 光栅的角度响应 -I ?z-?<D  
    Go1(@  
    tQrS3Hz'nA  
     衍射特性的相关性 X8Xn\E  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 F?z<xL@  
    - 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。 Q"%QQo}}  
    - 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） ;7rd;zJ  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ~Rs#|JWB2V  
    |QVr `tE<  
     bni) Qw  
    <FUon  
    示例＃1：光栅物体的成像 F.<L> G7{1  
     o~#f1$|Xn  
    1. 摘要 zG#wu   
    Kq&qE>Ju  
     bhD ~ 4Rz  
    ;WD,x:>blO  
    → 查看完整应用使用案例     ?6f7ld5  
    :Hk_8J  
    2. 光栅配置与对准 DzC Df@TB"  
       C/G]v*MBQ  
    nL+p~Hi  
    CbOCk:,g5  
     yHNuU)Ft  
    i5"5&r7r  
     ydQ!4  
    3. 光栅级次通道的选择 R,F gl2  
    ([R")~`(l2  
     X4wH/q^  
       =A@>I0(7  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 vT c7an6fy  
     ;F5"}x  
    1. 光栅配置和对准 s\gp5MT  
    oQT2S>cm^  
     @vRwzc\   
    iA'As%S1  
    → 查看完整应用使用案例 cJDd0(tD!  
     zrRFn `B  
    2. 基底处理 JJ ?I>S N!  
    +j{Y,t{4  
     0(y:$  
    +-BwQ{92[:  
    3. 谐振波导光栅的角响应 R,t$"bOd  
    V}" g~=  
     CqFeF?xd8h  
    8#X_#  
    4. 谐振波导光栅的角响应 _?`&JF?*  
    khx.yRx  
     JoZ(_Jh%m  
       WC*=rWRxF  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 KjYAdia:H  
     1%~[rnQ  
    1. 用于超短脉冲的光栅 4^*,jS-9g}  
    &!L:"]=+  
    j1*f]va  
    T95t"g?p  
    →     查看完整应用使用案例     lpgd#vr  
    w0w1PE-V=  
    2. 设计和建模流程 bgF^(T35  
    +G*JrwJ&=  
     WsI>n  
    Ez+Z[*C  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 .Z\Q4x#!Z  
    .cDOl_z<:G  
     L',mKOej  
     
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