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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。 :vb5J33U  
    nK :YbLdK,  
     s{Qae=$Q  
    |Q 3d7y  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ?-<lIF Fh  
    hg" i;I  
     单光栅分析 r[i^tIv6As  
    −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。 cl4z%qv*  
    −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。 AJ7^'p9Y  
    KhfADqji|  
    KJ'ID  
     系统内的光栅建模 8C@u+tx  
    5<dg@,\  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 `^SRg_rH=`  
    −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。 l;_IH|A  
     /S"jO [n9b  
    ?d-w#<AiV  
    GLtd<M"  
    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。 oYkd%N9P  
     6]b"n'G  
    3. 系统中的光栅对准 XeI2 <=@%  
    c EYHB1*cT  
    \uOM,98xS  
     安装光栅堆栈 bwXeEA@{  
    −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）。 V'j+)!w5  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 4-.K<-T%D  
     堆栈方向 CVa>5 vt  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ~r.R|f]IQ  
    &|Duc} t  
    6i[Ts0H%<!  
    !.,wg'\P  
    88osWo6rG  
     安装光栅堆栈 pz /[ ${X  
    - 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）。 CK7([>2  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 (NvjX})eh  
     堆栈方向 `xBoNQai  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 OKMdyyO<l  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 }CBQdH&g;  
    m>vwpRBOA  
     &" t~d}Rg  
    %i9 e<.Ot  
    qS+;u`s  
     横向位置 y{hg4|\  
    −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。 l e'RU1k  
    −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。 `MSig)V  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 1X2j%q I&  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 (lM,'  
     通过组件定位选项。 <}RI<96  
    ~9+01UU^  
    $K^l=X  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     }pMVl  
    Dds-;9  
    ^y/Es2A#t  
     单光栅分析 V6][*.i!9  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 [LnPV2@e  
     系统内的光栅建模 src9EeiV  
    - 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。 !l $d^y345  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 :'DyZy2Fd  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 = J;I5:J  
    s=n4'`y1  
     'Bue*  
    d%8n   
    5. 光栅级次通道选择 -O *_+8f  
    uB  I/3aQ  
    _X4Y1zh  
     方向 2o?j{K  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 |eu8;~A  
     衍射级次选择 fY00  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 +\T8`iCFB  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 G]ek-[-  
     备注 eC!=4_lx)  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 64?HqO 6(  
    zo ?RFn  
     x []ad"R  
    s>J5.Z7"'j  
    6. 光栅的角度响应 0/)2RmF  
    q2EDrZ  
    C1D:Xi-  
     衍射特性的相关性 KHAc!4lA  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 1cK'B<5">]  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 n2mO-ZXud  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） '.bf88D  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 s:tX3X  
    wo0j/4o  
     ,->K)Rs;  
    R 0RxcB tG  
    示例＃1：光栅物体的成像 7%  D4  
     B"_O!  
    1. 摘要 M3jUnp&  
    Q7aPW\-  
     V$ H(a`!  
    b{<?E };%  
    → 查看完整应用使用案例     R&Lqaek&W  
    c~vhkRA  
    2. 光栅配置与对准 T<B}Z11R  
       %aNm j)L  
    LaQ7A,]  
    |}4\Gm  
     G`FYEmD  
    uY.Ns ?8  
     C+TB>~Gv`  
    3. 光栅级次通道的选择 r:bJU1P1$s  
    ~M}{rl.n=  
     9G/!18 X?f  
       N9!L8BBaK  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 _qa]T'8  
     q!c=f!U?\l  
    1. 光栅配置和对准 XkA] 9,@  
    kO\ O$J^S  
     4Fft[S(  
    Nm"P8/-09  
    → 查看完整应用使用案例 ^VXhv9\>B  
     @-sWXz*W  
    2. 基底处理 c& ;@i$X(  
    zr|DC] 3  
     xxur4@p!  
    FaeKDbLJr  
    3. 谐振波导光栅的角响应 R;!,(l  
    {32m&a  
     / dJz?0  
    qnp}#BZ  
    4. 谐振波导光栅的角响应 &3t973=  
    >`AK'K8{M  
     (m R)o&Y%,  
       Cx2# 0$  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 )95k3xo  
     b=5w>*  
    1. 用于超短脉冲的光栅 AIg4u(j  
    :(A&8<}-6  
    E:K4k <  
    i%FC lMF  
    →     查看完整应用使用案例     vclc%ws  
    8{ZTHY -  
    2. 设计和建模流程 86{>X5+  
    , '0#q  
     k ;^$Pd?t  
    #NFB=o JI  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 67(s\  
    NF&Sv  
     hP)Zm%@0f  
     
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