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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。 r!:W-Y%&#  
    golr,+LSo  
     {C3AxK0  
    uTgBnv(Y*  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 E]$YM5  
    XN65bq  
     单光栅分析 jR-DH]@y  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。  t9T3e  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 ] AkHNgW  
    x}Qet4vV  
    gSLwpIK%  
     系统内的光栅建模 'D#iT}Vu  
    h<;kj#qbb  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 cfI5KLG~#  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 . +_IpygQ  
     zWvG];fsN  
    3l5rUjRwj  
    /LMb~Hy,  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 .s$#: ls?  
     St/<\Y,wr  
    3. 系统中的光栅对准 04-phEA2Q  
    E-h`lDoJ  
    hCRW0 I  
     安装光栅堆栈 86d *  
    −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）。 &We1i &w  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 UJ' +Z6d  
     堆栈方向 bm1+|gssn  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 +wd} '4)  
    "aNl2T  
    m(JFlO  
    Ycb<'M*jE  
    it!i'lG  
     安装光栅堆栈 c)Ft#vzg&e  
    - 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）。 g;en_~g3j  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 9R.IYnq  
     堆栈方向 AfvTStwr  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 ]*a)'k_@[  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 =!NYvwg6;o  
    =DTn9}u  
     #|*;~:fz  
    CaNZScnZ  
    h`&@>uEiq  
     横向位置 :6LOb f\01  
    −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。 uF5d ]{Qt  
    −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。 ko!38BH`/  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 S |T:rc(~  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Q(m} Sr4  
     通过组件定位选项。 xXO& -v{  
    G\h8j*o  
    "hz(A.THi  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     l/OG 79qq  
    v}dt**l  
    ~Av]LW  
     单光栅分析 +Cx~4zEq  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 g=; rM8W  
     系统内的光栅建模 mm%w0dOb"  
    - 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。 qcke8Q  
    - 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。 <Xw 6m$fr:  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 *sf9(%j  
    "Gcr1$xG8!  
     D+rDgrv  
    ]>E9v&X0  
    5. 光栅级次通道选择 Fy-nV% P  
    d T/*O8  
    S|;a=K&hS  
     方向 #c4LdZu9  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ,IuO;UV#)  
     衍射级次选择 lsW.j#yE!  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 tZ>>aiI3  
    - 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。 l>"gO9j  
     备注 hX)r%v:  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 LYh5f#  
    =B1t ?( "  
     a[s%2>e  
    Fhn883  
    6. 光栅的角度响应 F-k1yZ?^  
    #Vn=(U4}!_  
    23+6u{   
     衍射特性的相关性 : ` F>B  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 EBzg<-?o  
    - 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。 K1O/>dN_\O  
    - 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） ~QBf78@Gf  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 {z@vSQ=)=P  
    !QVd'e  
     ^1,]?F^  
    dG7sY O@U  
    示例＃1：光栅物体的成像 i[3$Wi$  
     %9mB4Fc6b)  
    1. 摘要 0x^$q? \A  
    MBcOIy[&A  
     |BH, H  
    rA*,)I_v@  
    → 查看完整应用使用案例     l0D.7>aj  
    F]yclXf('  
    2. 光栅配置与对准 Xki/5roCQ|  
       .[cT3l/t  
    6El%T]^  
    3=bzIU  
     7M;Y#=sR  
    V<4)'UI?k9  
     vp mSzh  
    3. 光栅级次通道的选择 ,eUMSg~P.7  
    NBMY1Xgj  
     MW*}+ PCY  
       ;t?pyFT2Z  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 aE{b65'Dt  
     =j;o, J:(  
    1. 光栅配置和对准 P#ru-0DD  
    {##A|{$3%  
     {z F  
    P\zi:]h[Gh  
    → 查看完整应用使用案例 dje3&a  
     kIW Q`)'  
    2. 基底处理 /-|xxy  
    <Isr  
     kI[EG<N1k  
    MeplM$9  
    3. 谐振波导光栅的角响应 (/*-M]>  
    ;4qalxzu  
     N,[M8n,  
    IwH ,g^0\  
    4. 谐振波导光栅的角响应 H~V=TEj  
    \17)=W  
     {Z?!*Ow  
       wkm SIN:  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 WLh_b)V|  
     =u;q98r  
    1. 用于超短脉冲的光栅 ;QE Gr|(  
    X4/r#<Da  
    czZ-C +}%  
    Q  o=  
    →     查看完整应用使用案例     O0$ijJa|  
    wy -!1wd  
    2. 设计和建模流程 IS=)J( 0  
    ?5GjH~  
     3K0J6/mc  
    &Y#9~$V=  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 [FCNW0NV  
    _%L3?PpF"  
     >=Rb:#UM  
     
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