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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。 *;U'[H3Q  
    x]{E)d"!  
     !k(_PM  
    CGP3qHrXt  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ;.Ie#Vr1N  
    N+)?$[  
     单光栅分析 ,j ',x\  
    −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。 qXW})(  
    −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。 70Yjv 1i  
    %q322->Z  
    *P!e:Tm)  
     系统内的光栅建模 A[dvEb;r  
    b7\ cxgRq  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。  oM1 6C|  
    −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。 $BDBN_p  
     n*'<uKpM  
    qxMnp}O  
    vhT_=:x  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 |nk3^;Yf  
     Koln9'tB  
    3. 系统中的光栅对准 %T=A{<[`  
    O:/y Ac`  
    sNHSr  
     安装光栅堆栈 !b-bP,q  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 =}fd6ea(o  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 HFQR ;9]  
     堆栈方向  <n\`d  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Hv<'dt$|  
    /<3<. ~  
    v !Kw< fp|  
    PaCzr5!~f  
    j?|* LT$%7  
     安装光栅堆栈 wj|x:YZ*  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 Uo_tUp_Q  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 Bl1Z4` 3  
     堆栈方向 ! sA_?2$  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 t.hm9}UQ  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 rt+..t\  
    ])#\_' fg  
     4oXbPr>  
    .`Zf}[5[  
    =KX<_;E  
     横向位置 GfyX'(ge  
    −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。 qkP/Nl. u  
    −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。 AdoZs8Q  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 =S]a&*M  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 N 6O8Wn  
     通过组件定位选项。 }GnwY97  
    q cA`)j  
    ]&i+!$N_  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理      QI!i  
    h#Ce_,o  
    4R) |->"  
     单光栅分析 w3D]~&]  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 3rf#Q }"  
     系统内的光栅建模 9-bG<`v\E  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 #G,XDW2"w  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 Hwe)Tsh e  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 r<L#q)]  
    SLk2X;c]o  
     Oz:ZQ M  
    JK~ m(oQ  
    5. 光栅级次通道选择 ~j @UlP  
    bn 4 &O  
    HrqF![_  
     方向 8h?X!2Nq  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 #DP7SO  
     衍射级次选择 /k7wwZiY@  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 WY)^1Gb$ux  
    - 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。 N^elVu4 K  
     备注 ]?9[l76O7  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 D)&o8D`  
    H] qq ~bO[  
     nY) .|\|i  
    Gbd?%{Xc-  
    6. 光栅的角度响应 ,\h YEup  
    /?zW<QUI  
    `h;}3r#R{  
     衍射特性的相关性 g^o_\ hp  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 a|N0(C  
    - 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。 A:Rw@ B$  
    - 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） qZ G-Lh  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 2%]hYr;  
    ix Ow=!@  
     NR/-m7#-  
    }?O[N}>,m  
    示例＃1：光栅物体的成像 }g,X5v?W  
     T~Yg5J  
    1. 摘要 y-`I) w%  
    C"T ,MH  
     rqvU8T7A  
    .g-3e"@  
    → 查看完整应用使用案例     cy:;)E>/  
    [w%#<5h  
    2. 光栅配置与对准 L/k40cEI^z  
       C/+nSe.  
    gv` h-b  
    f0F#Yi{fw  
     2v|qLf e1  
    urxqek  
     9c5!\m1  
    3. 光栅级次通道的选择 (/q}mB  
    O`[]xs  
      g@(30{  
       5~yb ~0  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 0e9A+&r  
     T^.{9F]*S  
    1. 光栅配置和对准 Z)v)\l9d  
    Nzc>)2% N  
     WRMz]|+}4  
    2<.Vv\ =  
    → 查看完整应用使用案例 mSj76' L#  
     !`h~`-]O  
    2. 基底处理 F9D"kG;Dk  
    VEo^ :o)r  
     ArdJ."  
    5k`e^ARf  
    3. 谐振波导光栅的角响应 y84XoDQ  
    ?lG;,,jc,W  
     bG1 ofsU  
    ;G$)MS'nB  
    4. 谐振波导光栅的角响应 vcD'~)G(*  
    &1$8q0  
     e6es0D[>5  
       fsb=8>}63}  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 $U mE  
     1(F'~i|5  
    1. 用于超短脉冲的光栅 0eaUorm)  
    Oylp:_<aT  
    b2%blQgo  
    v*gLNB,ZH  
    →     查看完整应用使用案例     a j_:|]j  
    .kzms  
    2. 设计和建模流程 x_pMG!2  
    >|S>J+(  
     4}PeP^pj  
    (HaU,vP  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 o[H\{a>  
    :=B[y D!  
     nvwDx*[qN  
     
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