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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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    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#P=t83  
    Okm&b g  
     iOz<n z  
    Ai\"w0  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 xExy?5H7  
    Q# xeu  
     单光栅分析 ,\Gn  
    −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。 7cin?Z1  
    −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。 Rro|P_  
    =$601r  
    mMmzi4HL  
     系统内的光栅建模 f%9EZ+OP  
    I$0JAy  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 |gEA.} pY  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 Pm; /Ua  
     =1t#$JG  
    pj>b6^TI6C  
    'TpW-r:  
    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。 6W$ #`N>  
     <$Q\vCR  
    3. 系统中的光栅对准 )3v0ex@Jl  
    ;AKtb S;H  
    f" Yj'`6  
     安装光栅堆栈 <b"ynoM.A  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 1) V,>)Ak  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 o>#<c @  
     堆栈方向 Yf Udpa0  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 6"Q/Y[y  
    fEc}c.!5  
    -H~g+i*J  
    {LTb-CB  
    ^qqP):0y1V  
     安装光栅堆栈 g6 EdCG.V  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 P$_Y:XI !  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 g(<02t!OT=  
     堆栈方向 GyJp! xFB  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 :/ns/~5xa:  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 t+Mr1e  
    B5Rmz&  
     T_Q/KhLU  
    R[ S*ON  
    _v4TyJ  
     横向位置 VpMpZ9oM<  
    −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。 XG<J'3  
    −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。 I^/Ugu  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 nk9hQRP? 8  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ]+)z}lr8 C  
     通过组件定位选项。 ;&e5.K+.Z  
    kac@yQD  
    !;lA+O-t  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     $/,qw   
    :Oo  
    ,0[8/)$M  
     单光栅分析 is{I5IR\/  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 {>OuxVl??k  
     系统内的光栅建模 VY<v?Of i-  
    - 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。 i:OD)l  
    - 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。 2N)=fBF%-  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 f[ GH  
    wM(!9Ws3  
     y% uUA]c*m  
    lE08UEk1i  
    5. 光栅级次通道选择 J/w?Fa<  
    -"Lia!Q]M  
    ~b5aT;ObR  
     方向 wQb")3dw  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 eJE?H]  
     衍射级次选择 !l~tBJr*sB  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 &PD4+%!  
    - 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。 gd.P%KC!g  
     备注 NWwfNb>  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 MR%M[SK1  
    `kyr\+hp  
     s \#kqw\x  
    V!c{%zd  
    6. 光栅的角度响应 8~:qn@ Z|E  
    Ts:dnGR5  
    rj$u_y3S*  
     衍射特性的相关性 :::"C"Ge  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 p}uL%:Vr  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 "vH@b_>9|  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） _.J{U0N  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ,nMLua\  
    Ha$|9li`  
     !#3#}R.$Fl  
    ,V)yOLApVj  
    示例＃1：光栅物体的成像 g Gg8O? Z  
     ?Z( 6..&  
    1. 摘要 %,a.431gi  
    mn*.z!N=  
     -{pcb7.xuv  
    h_?D%b~5  
    → 查看完整应用使用案例     + R])u5c'  
    o?$D09j;;  
    2. 光栅配置与对准 [rU8%  
       W=mh*G3y  
    [@#P3g\:>W  
    M=26@ n  
     M^mS#<!y  
    wi:]oo#  
     =B*,S#r  
    3. 光栅级次通道的选择 RNcHU  
    >8t3a-/  
     zjM+F{P8  
       %l,p />r  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 (J\"\#/d  
     ?5'UrqYSW  
    1. 光栅配置和对准 MCe =RR  
    ?*tpW75hR[  
     U|u v SJ)X  
    (Pin9^`ALc  
    → 查看完整应用使用案例 Pf]6'?kQ  
     V\PGk<VO  
    2. 基底处理 6 jRF[N8  
    MJ8z"SKnV  
     $?(fiFC  
    tE9%;8;H  
    3. 谐振波导光栅的角响应 _yJd@  
    Q6RBZucv  
     opjrU$<]N  
    !R[o6V5T  
    4. 谐振波导光栅的角响应 v#(wc +[  
    M!,$i  
     [j eZZB  
       )e4nKh],  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ^B1Q";# B^  
     %S]5wR6;_  
    1. 用于超短脉冲的光栅 F4e<=R  
    i=o<\ {iV:  
    (JL{X`gs#  
    fN?HF'7V  
    →     查看完整应用使用案例     +g/y)]AP  
    Cc]t*;nU_  
    2. 设计和建模流程 {E@Vh  
    iU~oPp[e  
     J5mMx)t@  
    ]gQgNn?  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 T,!?+#  
    &xj?MgdNL  
     bv4lgRE6Y  
     
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