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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。 `5 py6,  
    _^4\z*x  
     KTn,}7vZ  
    bc}X.IC  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 {MmHR  
    #PnuR2s7.  
     单光栅分析 7q bGA K  
    −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。 O+;0|4V%  
    −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。 =a rk?<E  
    Gd0-}4S?  
    ;/i"W   
     系统内的光栅建模  Q(SVJ  
    c>fLSf  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 EubR] ckB  
    −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。 ?fv?6r  
     f.V;Hl,  
    MLg<YL  
    kN uDoo]z  
    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。 ||v=in   
     6cof Zc$  
    3. 系统中的光栅对准 }*Qd]\fy  
    A.7:.5Cx'  
    'B}pIx6k~  
     安装光栅堆栈 ~XGO^P"?  
    −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）。 ".L+gn}u-  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 3oX%tx  
     堆栈方向 "^-U#f>k  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Hh @q;0ni  
    0?uX}8w  
    ) Kfk\  
    #QJ  mAA  
     {ZFa +  
     安装光栅堆栈 ja$>>5<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）。 ?7-#iC`  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 8xhXS1  
     堆栈方向 $;un$ko6%  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 j&E4|g (  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 K#M h  
    P8NKp O\  
     /2^cty.BXw  
    ^|}C!t+  
     k*|dX.C:  
     横向位置 .fcU&t  
    −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。 }]vj"!?a  
    −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。 Okk[}G)  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 6QdNGpN  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 WO*yJ`9]  
     通过组件定位选项。 dsDoPo0!  
    %sC,;^wla'  
    (ohkM`83k  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     vl$! To9R"  
    S-Va_ t$  
    ]i*q*]x2u  
     单光栅分析 rh2pVDS  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 g$VcT\X  
     系统内的光栅建模 [rqe;00]  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 hM E|=\  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 c?) pn9  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 sb4)@/Q7j  
    ?97MW a   
     dgssX9g37  
    <mHptgd,  
    5. 光栅级次通道选择 A(_AOoA'  
    }7hpx!s,  
    gT @YG;  
     方向 oT 8  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 80$P35Q"  
     衍射级次选择 qt]QO1pAd  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 vVyO}Q`  
    - 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。 B0=:A  
     备注 GG"0n{>0  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 el!Bi>b9c!  
    M)Rp+uQ  
     y:4Sw#M%(  
    N-^\X3X  
    6. 光栅的角度响应 =D5@PHpv(  
    qU8UKIP  
    q<>2}[W  
     衍射特性的相关性 *" <tFQ  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 {EJVZG:&  
    - 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。 +lJuF/sS8m  
    - 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） :&yRvu  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 1ISA^< M  
    SUD]Wl7G`r  
     N(vbo  
    XeDU ,  
    示例＃1：光栅物体的成像 :Tuy]]k  
     (/YC\x?  
    1. 摘要 `H$s -PX  
    d\;M F  
     rShi"Yw  
    8e\a_R*(|  
    → 查看完整应用使用案例     -Qnnzp$]  
     p<*-B  
    2. 光栅配置与对准 &8"a7$  
       V EY!0PIj  
    0IDHoNaT<  
    /<:9NP'^  
     TeqFy(Dr  
    WY 2b  
     5B'-&.Aj+  
    3. 光栅级次通道的选择 ) 2S0OY.  
    FGwz5@|E  
     KH pxWq  
       YD@V2gK  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 nOQ+oqM<  
     uzp !Y&C  
    1. 光栅配置和对准 @2$PU{dH  
    ac+7D:X  
     @Jvw"=  
    @TgCI`E   
    → 查看完整应用使用案例 !LIWoa[ F.  
     YY7:WQS  
    2. 基底处理 )W57n)]  
    ULU ]k#  
     I$f:K]|.m!  
    GQF7]j/  
    3. 谐振波导光栅的角响应 BOwkC;Q[  
     EVq<gGy  
     S NK+U"Q  
    CKh-+8j  
    4. 谐振波导光栅的角响应  )_j.0a  
    &<_sXHg<x  
     Z?nMt  
       "#4PU5.  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 O')Ivm,E  
     @.0jC=!l  
    1. 用于超短脉冲的光栅 #{h4lte  
    q,:\i+>K*  
    0A 4(RLGg  
    fd+kr#  
    →     查看完整应用使用案例     N# ,4BU  
     h@W}xT  
    2. 设计和建模流程 mnil1*-c0  
    =,T~F3pK  
     kOtC(\]5  
    (5yg\3Jvp  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 a'T|p)N.;T  
    ; $y.+5 q  
     $ng\qJ"HF  
     
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