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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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    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。 i~B?p[  
    6BE,L  
     5Xy(za  
    hp dI5  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 8|&,JdT  
    7h' C"rH  
     单光栅分析 ''17(%  
    −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。 }F08o,`?  
    −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。 7iB!Uuc  
    ?hoOSur+  
    zzmC[,u}  
     系统内的光栅建模 {v={q1  
    b,!C8rJ  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 !-I,Dh-A  
    −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。 UpoSC  
     B|`?hw@g+  
    unDW2#GX  
    B-I4(w($  
    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。  _"DC )  
     7?lz$.*Avp  
    3. 系统中的光栅对准 S"bN9?;#u  
    vu0Ql1  
    i4D(8;  
     安装光栅堆栈 *CN *G"  
    −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(' wg!  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 c[@_t.%)  
     堆栈方向 "M%R{pGA7  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 #*A'<Zm  
    $<*) 5|6  
    VZ]iep  
    Z[O hZ 9  
    HZrA}|:h  
     安装光栅堆栈 F`=p/IAJK  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 FvT&nb{  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 G?4@[m  
     堆栈方向 jaS<*_~#R  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 Y:*% [\R  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 M1jT+  
    :s)cTq|3  
     }n)0}U5;0  
    74e=zW?  
    XQ1]F{?/H  
     横向位置 C T~6T&'  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 #.8v[TkKq  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 IIk_!VzT  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 s.M39W?  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 =7!s8D,[  
     通过组件定位选项。 =OufafZb  
    SQMl5d1d:  
    py6<QoGV  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     Z% +$<J  
    .zb  
    _\AQJ?< M  
     单光栅分析 P" c@V,.  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 RO3LZBL  
     系统内的光栅建模 lpT&v ;$`  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 WcmX"{  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 /gAT@Vx  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 le*+(aw  
    }6Pbjm*  
     c[ 2t,+O  
    (KI9j7  
    5. 光栅级次通道选择 m .++nF  
    _'D(>e?  
    Z+B*V )a=  
     方向 MlTC?Rp#  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 x'EEmjJ  
     衍射级次选择 Kp7D I0~  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 'Agw~ &$  
    - 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。 EPE_2a}  
     备注 @x `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 e&sH<hWR  
    c0wLc,)G  
     [%k8l~ 6  
    Zk`y"[J  
    6. 光栅的角度响应 8#!g;`~ D  
    T]wC?gQG  
    -!!]1\S*Y  
     衍射特性的相关性 yPE3Awh5  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ~q`f@I  
    - 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。 ^cZ< .d2  
    - 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） HMVP71  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ,X!)zAmm  
    cs6oD!h  
     20I`F>-*  
    zS:2?VXxq  
    示例＃1：光栅物体的成像 ?|,:;^2l1  
     a&{Y~Og?%  
    1. 摘要 1;[KBYUH  
    b |:Y3_>  
     (uX?XX^  
    VL)<u"d4  
    → 查看完整应用使用案例     G:*vV#K  
    s[GHDQ;!  
    2. 光栅配置与对准 et5lfj  
       7R:j^"I@  
    A~xw:[zy$a  
    =r+K2]z,L  
     S ,F[74K  
    z5gVP8*z5  
     wa<k%_# M  
    3. 光栅级次通道的选择 +TbAtkEF*  
    xHt7/8wF  
     Jqb~RP~  
       XaCvBQ  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 {9(0s| pr  
     gcnX^[`S  
    1. 光栅配置和对准 .@): Uh  
    %GTFub0 F  
     PVg<Ovi^d  
    LEM%B??&5z  
    → 查看完整应用使用案例 'IY?=#xr'`  
     a X1b(h2  
    2. 基底处理 oeg Bk  
    fY^CI b$Y  
     +D5gbxZX  
    t Cb34Wpf  
    3. 谐振波导光栅的角响应 (s&:D`e  
    %|e)s_%XE  
     /e"iY F  
    ~1;M4K  
    4. 谐振波导光栅的角响应 "dP-e  
    zg3kU65PJE  
     g"748LY>=p  
       |!] "y<  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 vyDxX  
     keC'/\e  
    1. 用于超短脉冲的光栅 {@CQ (  
    PS" rXaY  
    ntLEk fK{  
    T#Q7L~?zY  
    →     查看完整应用使用案例     f2[R2sto@  
    XfE0P(sE  
    2. 设计和建模流程 /69yR   
    MO$y st?fK  
     z=KDkpV  
    #I?Z,;DI=  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 ~-Kx^3(#  
    27 XM&ZrZ  
     fD@d.8nXd  
     
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