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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。 m#"_x{oa  
    }:m#}s  
     ~i,d%a  
    9~SPoR/_0  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Sd+5Uf `  
    w$]G$e  
     单光栅分析 =RoE=) 1&-  
    −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 jrR]X  
    −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。 ym;]3<I?I[  
    D8A+`W?  
    QiCia#_  
     系统内的光栅建模 ]_KWN$pd  
    ;jP sS^X  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 d$ouH%^cGu  
    −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。 * #yF`_p  
     >6es 5}  
    ; 476t  
    X3:1KDVsV  
    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。 Bm~^d7;Cw  
     -l[H]BAMXy  
    3. 系统中的光栅对准 .k#PrT1C  
    P`tOL#UeZL  
    X5WA-s(?0  
     安装光栅堆栈 }8'_M/u\  
    −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）。 gS(3m_  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 #}A"yo  
     堆栈方向 V&zeC/xSq  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 $z=a+t *  
    ko%mZ0Y  
    D+T/ Z)  
    2> a&m>  
    _Sjj|j  
     安装光栅堆栈 Fe8X@63  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 '4,?YcZ?S  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 z,Xj$wl  
     堆栈方向 Zpd-ob  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 ; _%zf5;'  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 8\J$\Edv  
    w1Bkz\95  
     :3F[!y3b  
    ~/^fdGr  
    %! ` %21  
     横向位置 y&\4Wr9m  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 FM]clC;X?  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 5;`Ot2  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 :7{GOx  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 RHsVG &<j  
     通过组件定位选项。 0>[]Da}  
    |=5zI6pT  
    8UB2 du@?  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     0hY3vBQ!  
    _DR@P(0>_  
    lhM5a \  
     单光栅分析 Q g/Rw4[  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Xl=RaV^X"  
     系统内的光栅建模 fhi}x(  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 QRQ{Bq}#  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 &D<6Go/)_*  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 nw+t!C  
    X#1WzWk '  
     \p:)Cdn  
    h<L_ =)lH  
    5. 光栅级次通道选择 dr)*.<_+a(  
    [l=@b4Og  
    we}xGb.u  
     方向 .QY>@b\  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 H~*N:$C  
     衍射级次选择 M|nLD+d~8  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 X$xf@|<a  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 o^@#pU <  
     备注 pZ Uy (  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 #ChTel  
    IFW(nB(  
     Zl[EpXlZ  
    t!4 (a0\$F  
    6. 光栅的角度响应 ll}_EUF|  
    *vQ 6LF;y  
    FOD'&Yb&  
     衍射特性的相关性 ^5Y<evjm  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 '!$ QI@@  
    - 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。 <j,I@%  
    - 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） #@nPB.  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 A}! A*z<9  
    SN|!FW.*:  
     6l,6k~Z9  
    h0-.9ym  
    示例＃1：光栅物体的成像 P|1  D6  
     / 1TK+E$  
    1. 摘要 iwIn3R,  
    [#wt3<d`)  
     9t`yv@.>N  
    lB2 F09`  
    → 查看完整应用使用案例     i=5!taxu}E  
    `]]m$  
    2. 光栅配置与对准 [-`s`g-  
       ^?|4<Rm  
    #++:`Z  
    wo62R&ac  
     IUAe6  
    nVlZ_72d  
     ,aWI&ve6  
    3. 光栅级次通道的选择 &n]v  
    K}q5,P(  
     <=!t!_  
       GRpwEfG  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 {Mo[C%  
     `4ga~Ch  
    1. 光栅配置和对准 5~>j98K  
    GQ85ykky  
     U4Zx1ieCKH  
    f*V^HfiQb  
    → 查看完整应用使用案例 fLRx{Nu  
     EWl9rF@I  
    2. 基底处理 |+~P; fG  
    0(C[][a*u  
     '?90e4x3/  
     w@mCQ$  
    3. 谐振波导光栅的角响应 rD6NUS  
    s!W{ru  
     >;G7ty[RX7  
    n\7 >_  
    4. 谐振波导光栅的角响应 8\)4waz$  
    !#1UTa  
     @6[aLF]F  
       a@_n>$LZL  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 /2r&ga&  
     e\#aQ1?"  
    1. 用于超短脉冲的光栅 amQiH!}8R  
    7lOAu]Zx  
    SXXO#  
    6QHUBm2  
    →     查看完整应用使用案例     Dir# [j  
    lh\`9F:  
    2. 设计和建模流程 "SKv'*\b  
    17:7w  
     ee<'j~{A  
    O|v8.3[cT  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 t|&hXh{  
    ,S}wOjb@  
     # b3 14  
     
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