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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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    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。 =Hn--DEMg  
    }N(gP_?n  
     ]Q0bL  
    4r ~K`)/S'  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 BY[7`@  
    bE mN tp^  
     单光栅分析 dR< d7  
    −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。 EirZ}fDJzB  
    −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。 EK[J!~  
    Cd=$XJ-b  
    {~FPvmj&  
     系统内的光栅建模 !03JA9lo  
    N\Lu+ x5  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 OaY89ko  
    −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。 PH:5  
     {D..(f1*u  
    :Z2997@Y  
    qwJp&6  
    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。 ( >ze{T|  
     sF[gjeIb  
    3. 系统中的光栅对准 {'h&[f>zcQ  
    >K4Nn(~ys  
    `o }+2Cb  
     安装光栅堆栈 cAwqIihZ  
    −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）。 52Lp_M  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 u*I'c2m  
     堆栈方向 D]*|Zmr+}  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 bQq/~  
    $.d,>F6  
    ]>Z9K@  
    iEr?s-or  
    ovM;6o  
     安装光栅堆栈 9D M,,h<`  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 r5nHYV&7  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 -2[4 @  
     堆栈方向 9@ fSO<  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 ]ilLed  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 *'A*!=5(  
    %!nN<%  
     e/:?9  
    !a:e=b7g  
    EKF4 ]  
     横向位置 FI?J8a  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 d^6-P  R_  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 i6n,N)%H  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 &QfEDDJ  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 x=7:D  
     通过组件定位选项。 R59iuHQ[  
    9m2FH~  
    UxHI6,b  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     [Z:P{yr  
    0ElEaH1z  
    }cCIYt\RK  
     单光栅分析 [fT$# '6  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 a5 ZXrWv  
     系统内的光栅建模 AQQa6Ce*  
    - 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。 xcmg3:s  
    - 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。 Ym\<@[3+!  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 g3[-[G^5  
    [[<TW}  
     25vjn 1$sW  
    rYdNn0mh k  
    5. 光栅级次通道选择 fUWrR1  
    H{5,  -x  
    z Gg)R  
     方向 rm3/R<  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 SS`\_@ci  
     衍射级次选择 _wb]tE ~g  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 XtZd% #2},  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 _p 1!8*0]  
     备注 WUz69o be  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 B1~`*~@  
    /LWk>[Z;  
     3$YbEl@#  
    sBI/`dGZV  
    6. 光栅的角度响应 \7qj hA@  
    T|BlFJ0"  
    ?32~%?m  
     衍射特性的相关性 N]iarYc  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 VvP: }yJ  
    - 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。 +l)t5Mg\  
    - 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） ]W Yub1  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 U&R)a| 7R  
    qCrpc=  
     'do2n/  
    2Ul8<${c{  
    示例＃1：光栅物体的成像 ,GVX1B?  
     wt9f2  
    1. 摘要 NV/paoyx:*  
    Pb T2- F_  
     1U/9=b  
    :PN%'~}n  
    → 查看完整应用使用案例     s Y1@~v  
    L#a!fd  
    2. 光栅配置与对准 yZp/P%y  
       )ej1)RU"  
    %$o[,13=  
    ]5a3e+  
     .K4)#oC  
    x(EwHg>;  
     EMr|#}]#s  
    3. 光栅级次通道的选择 q+8de_"]  
    "pK<d~Wu  
     n>eDN\5  
       b#6mUl2  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 zTMLE~w  
     Y&,}q_Z:  
    1. 光栅配置和对准 kzCJs  
    W(ryL_#;  
     +\ "NPK@3  
    |n;);T(  
    → 查看完整应用使用案例 _\k?uUo&,^  
      H6nH  
    2. 基底处理 PeiRe  
    s1[.L~;J  
     pV8tn!  
    #=)>,6Z w  
    3. 谐振波导光栅的角响应 `IBNBJy  
    \5<Z[#{  
     g&w~eWpk  
    k&5T-\q  
    4. 谐振波导光栅的角响应 Z VdQ$  
    ,37<F XX,  
     kFkI[WKyZ  
       32aI0CT  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 l-c:'n  
     eF7I 5k4  
    1. 用于超短脉冲的光栅 d:A'|;']  
    t~ I;IB  
    |"Zf0G  
    *v8daF  
    →     查看完整应用使用案例      <{ v %2  
    sb_/FE5e  
    2. 设计和建模流程 WB'1_a  
    JURu>-i  
     `mD!z.`U  
    &CXk=Wj  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 e&!c8\F  
    U8>4ClJ4  
     W<^t2j'  
     
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