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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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    光币
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    光券
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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。 Zd <8c^@  
    A5kz(pj  
     p -wEPC0  
    w<jlE8u  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 [fIElH<  
    Av,E|C  
     单光栅分析 $zD}hO9  
    −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~R,h>  
    −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。 ES9|eo6  
    :M9 E  
     o\-:  
     系统内的光栅建模 <,huajQs  
    Hmv@7$9s\  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 L%5g]=  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 .TKKjS%8  
     @ZtDjxN &  
    7!jb ID~  
    X.FFBKjf[e  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 !fK9YW(Im  
     99u9L)  
    3. 系统中的光栅对准 +kZW:t!-  
    sY@x(qkIOc  
    <p\iB'y  
     安装光栅堆栈 ofHe8a8  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 \Ss6F]K]  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 rFU|oDF  
     堆栈方向 +Q!  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 2Pic4Z  
    6R';[um?q  
    {n-6e[  
    wC>Xu.Z:  
    jb lj]/  
     安装光栅堆栈 L_QJS2  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 '.1_anE]  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 s2;b-0  
     堆栈方向 (^ ;Fyf/  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 yp\s Jc`  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 V>:ubl8j0l  
    2-x#|9  
     RqE|h6/  
    U]W+ers  
    >Z&Y!w'A|u  
     横向位置 J)"g`)\2+  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 ]q<Zc>OC  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 2#t35fU  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 %\QK/`krp  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 TF-k|##G  
     通过组件定位选项。 iU9>qJ]  
    ZINqIfc  
    HL34pmc  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     t%Hy#z1W_  
    oRQJ YH  
    @WfX{485  
     单光栅分析 c0Oc-,6J  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 8oVQ:' 6  
     系统内的光栅建模 /4lm=ZE/  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 kZJ.G  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 jce^Xf  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 `D9AtN] R  
    l4smAT  
     'v:%} qMv  
    Fg<rz&MR  
    5. 光栅级次通道选择 \g<=n&S?  
    Ed+"F{!eQ  
    76j5  
     方向 72;ot`  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ^oT!%"\  
     衍射级次选择 5\\a49k.p  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 N]iu o.  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 Mz#<Vm4  
     备注 @EV*QC2l;Y  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 #I] ^Wo  
    [mJmT->  
     f%JC;Y  
    yo@S.7[/  
    6. 光栅的角度响应 Ihn+_H u  
    (M,IgSn9  
    oGXndfd"  
     衍射特性的相关性 Hd9vS"TN]  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ]> 36{k]&  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 P}RewMJ$L  
    - 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） qTD^Vz V  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 xhmrep6+<  
    hEv}g  
     e ) ?~  
    @x @*=  
    示例＃1：光栅物体的成像 3HI- G.]hC  
     {'e%Hx  
    1. 摘要 /;rPzP4K6  
    W`2Xn?g  
     Obb"#W@3  
    8BgHoQ*  
    → 查看完整应用使用案例     ;%_s4  
    H:jx_  
    2. 光栅配置与对准 m_pqU(sP  
       qPI1\!z6  
    }aC@ov]2  
    ,2C{X+t  
     m}oqs0xx  
    g!*5@k|C  
     WXzSf.8p|  
    3. 光栅级次通道的选择 W-UMX',0zS  
    i`hr'}x  
     01^+HEbm  
       /suW{8A(E  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试  5gZ6H/.  
     bxrT[]  
    1. 光栅配置和对准 9KgGK cy%  
    qVDf98  
     vz1yH%~E  
    CfMCc:8mL  
    → 查看完整应用使用案例 ~aZy52H_#.  
     vdt":  
    2. 基底处理 _b)=ERBbCo  
    pd Fa]  
     m:  
    do$+ Eh  
    3. 谐振波导光栅的角响应 1;8%\r[|5^  
    pSC\[%K  
     "xK#%eJjWd  
    PDi]zp9>H  
    4. 谐振波导光栅的角响应 bCbpJZ  
    W7PL]5y&  
     qjrl$[`X:  
       b:6NVHb%  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ><Awk~KR  
     HkL`- c0  
    1. 用于超短脉冲的光栅 yPXa  
    \Hs*46@TC  
    bMp[:dw`y  
    99G'`NO  
    →     查看完整应用使用案例     !CGpE=V  
    FO S5?%J  
    2. 设计和建模流程 ;rqW?':(i  
    FMNT0  
     4A {6)<e  
    y:Ne}S*ncE  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 N}\%r&KR=  
    W_bp~Wu  
     FD[o94`%  
     
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