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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。 $mH'%YDIl  
    bSK> p3  
     rsr}%J  
    2u B66i  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 R 4= ~  
    aPR0DZ@  
     单光栅分析 {*#}"/:8K  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 4&)4hF  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 UW!*=?h  
    S"}G/lBx.  
    8-f2$  
     系统内的光栅建模 1[? xU:;9  
    z8MKGM  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 bcVzl]9  
    −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。 ZvQ~K(3  
     khXp}p!Zm  
    {pzu1*  
    e!eUgD  
    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。 APne!  
     1Tb'f^M$  
    3. 系统中的光栅对准 ap 5D6y+  
    0$saDmED  
    r~<I5MZY  
     安装光栅堆栈 .u<i<S  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 QTy xx  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ;usv/8  
     堆栈方向 +Jf4 5[D   
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 |i/Iv  
    E/<5JhI9~  
    t;>"V.F<1  
    Ao2m"ym  
    K3CTxU(  
     安装光栅堆栈 &,4 3&pFU  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 >TnV Lx<  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 Ke 5fe#  
     堆栈方向 /:<.Cn>-  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 Z`W @Od$f  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 P7X':  
    )P)Zds@F  
     W-72&\7  
    }3}{}w0Y  
    $@VQ{S  
     横向位置 c:$W5j('Z  
    −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。 ]>:LHW  
    −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。 {j0c)SETN  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 `1 tD&te0  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 =P,h5J  
     通过组件定位选项。 vWGjc2_  
    sF+mfoMtG  
    hwon ^?  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     2O*(F>>dT  
    7yp}*b{s  
    a4B#?p  
     单光栅分析 KX|7mr90K  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 qjtrU#n  
     系统内的光栅建模 2V-zmyJs5  
    - 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。 ,j'>}'wG)  
    - 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。 6)@Y41H]C  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 G#|`Bjv"aP  
    cTq}H_hC  
     0_A|K>7  
    X AnN<  
    5. 光栅级次通道选择 BB>R=kt  
    SF 7p/gG  
    52zD!(   
     方向 t+2!"Jr  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 R cz;|h8  
     衍射级次选择 &~6W!w  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 $_u9Y!  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 ZQ0R3=52r  
     备注 O%Mi`\W@  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 j9bn|p$DA  
    |k3^ eeLk  
     Bq20U:f  
    R _c! ,y  
    6. 光栅的角度响应 7Zf * T  
    \dq}nOsX*  
    tbNIl cAWS  
     衍射特性的相关性  UE-+P  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Pd~{XM,yfW  
    - 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。 h VQj$TA  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） wcd1.$ n  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 !:N&tuJEv  
    >7fNxQ  
     oa K&!$S]  
    k3w(KH @  
    示例＃1：光栅物体的成像 }kCaTI?@#  
     5d4/}o}%"  
    1. 摘要 [ITtg?]F  
    5i$iUDuT>(  
     ]{/1F:bcQ  
    Pr!H>dH8o  
    → 查看完整应用使用案例     'on8r*  
    q>E[)\+y  
    2. 光栅配置与对准 \QZ~w_  
       B9&$sTAB  
    lV*dQwa?i  
    .}O _5b(  
     Cd"cU~HAB  
    >7[o=!^:4  
     A%zX LV=3O  
    3. 光栅级次通道的选择 lo!.%PP|  
    RAh4#8]  
     N1vPY]8  
       _!} L\E~  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 *?-,=%,z/  
     9Sy|:J0  
    1. 光栅配置和对准 |@+/R .l  
    9c}mAg4  
     }C<<l5/ z  
    {?zBc E:  
    → 查看完整应用使用案例 ~kJ}Z<e  
     8(b C.  
    2. 基底处理 /ZeN\ybx  
    He}uE0^  
     aYBc)LCd  
    K4{1}bU{>  
    3. 谐振波导光栅的角响应 j$5S_]2  
    KbcmK( `_  
     WkF60'Hf  
    JSAbh\Mq6  
    4. 谐振波导光栅的角响应 cu~\&3 R  
    !UV1OU  
     l0&Y",vy  
       :9O"?FE  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 d`g)(*  
     3R=R k  
    1. 用于超短脉冲的光栅 TJhzyJ"t  
    n$03##pf  
    BS@x&DB  
    {j!jm5  
    →     查看完整应用使用案例     *2(W`m  
    Pcs62aE  
    2. 设计和建模流程 W~QH"Sq  
    P#ro;3S3y  
     z K+C&X  
    cj5; XK  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 \@K KX  
    !SxZN dv  
     W7 .Y`u[  
     
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