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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。 8_*31Y   
    r3OR7f[  
     c2E*A+V#u  
    &AUtUp kOo  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 'DeI]IeP  
    3aX/)v.:4  
     单光栅分析 Z.QgL=  
    −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。 2oBT _o%/J  
    −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。 Z(h.)$yH*=  
    G>@KX  
    azBYh*s=5{  
     系统内的光栅建模 $:l>g)c  
    NP#6'eH\  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ?:woUTyCv  
    −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。 KA#P_e{<@  
     I,8f{T!O@"  
    n5qg6(Tl]  
    y]U]b G{  
    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。 BG&XCn5g|  
      WPu-P  
    3. 系统中的光栅对准 9'" F7>d  
    #Ch*a.tI@  
    |^09ny|  
     安装光栅堆栈 -xVp}RLT  
    −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）。 K HO@"+  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 C0`Bi:Ze  
     堆栈方向 :HiAjaA1pg  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 QKB*N)%6  
    Q\moR^>  
    T9'd?nw9  
    93[&'  
    F $6JzF$|F  
     安装光栅堆栈 ~NV 8avZ  
    - 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）。 :w,#RcW  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 !'qY  
     堆栈方向 h<0&|s*a)  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 , RKl  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 a #`Y(R'  
    Y#<>N-X|kA  
     6"djX47j  
    Abc%VRsT  
    @,^c?v  
     横向位置 1Qk]?R/DN  
    −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。 '>:c:Tewy  
    −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。 b2r]>*Vc  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 nl)l:A+q8  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 `EdZ  
     通过组件定位选项。 "tF#]iQQ u  
    5._1G| 3  
    J`[v u4  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     FQh8(^(  
    Z#NEa.]  
     eQU~A9  
     单光栅分析 4K(oOxc9.  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 2 r';)8:  
     系统内的光栅建模 oAprM Z 7Y  
    - 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。 nh'TyUd!  
    - 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。 "$k rK7Z  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 |>zYUT[V  
    +l27y0>t  
     $n= w  
    zI.%b7wq  
    5. 光栅级次通道选择 H3 >49;`  
     NIh?2w"\  
    }bZb8hiG  
     方向 s+<`iH9Hm  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 M.o H,Kd6  
     衍射级次选择 "$#<+H>O  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 y!M# #K*  
    - 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。 ^61;0   
     备注 ?1.W F}X'  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 nKnQ%R  
    s H(io  
     !O 0{ .k  
    J3QL%#  
    6. 光栅的角度响应 :|a$[g5  
    N`J]k B7  
    mW=9WV  
     衍射特性的相关性 T f40lv+{  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 BZOB\Ym  
    - 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。 D k<NlH zp  
    - 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） z 4qEC  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 e'|IRhr  
    1c|{<dFm  
     QV[#^1  
    $d*PY_  
    示例＃1：光栅物体的成像 *X /i<  
     <nU8.?\?~  
    1. 摘要 | Di7 ,$c  
    cV4]Y(9  
     1t/mq?z:  
    `-w,6  
    → 查看完整应用使用案例     t{-*@8Ke  
    |OiM(E(  
    2. 光栅配置与对准 x~QZVL=:  
       jG`,k*eUrJ  
    a0&L,7mu<'  
    $ftxid8  
     4Opf[3]  
    ]E $bK  
     *?pnTQs^  
    3. 光栅级次通道的选择 cD t|v~  
    9]vy#a#  
     f^)iv ]p  
       .hRtQU  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 T3NH8nH9"z  
     VVbFn9+V  
    1. 光栅配置和对准 }5AA}=  
    LP'~7FG  
     22/"0=2g  
    ++ZP X'|  
    → 查看完整应用使用案例 T"3:dkQw  
     'cqY-64CJZ  
    2. 基底处理 26}fB  
    ojyP.R  
     wf_ $#.;m  
    A=sz8?K+`  
    3. 谐振波导光栅的角响应 udS&$/&GH  
    'p[*2J"K4  
     D?FmlDTr[  
    5+2qx)FZ  
    4. 谐振波导光栅的角响应 &b'{3o_KN  
    zY2x_}#Q\"  
     vdh[%T,&  
       n lZJ}xZ  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 t&i4kS^y  
     ,Jx.Kj.,  
    1. 用于超短脉冲的光栅 ?{P$|:ha  
    :31?Z(fQ  
    55ft ,a  
    N cp   
    →     查看完整应用使用案例     M/,lP  
    "xNP"S  
    2. 设计和建模流程 W$<Y**y9m  
    SmAii}-jf  
     wq|7sk{  
    2UIZ<#|D>s  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 m/q`k  
    6n|][! f  
     +,Or^p O=  
     
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