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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。 k$ } 6Qd  
    R2[!h1nZ  
     aD3Q-a[  
    *CXVA&?  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 sFxciCpN  
    DnPV Tp(>  
     单光栅分析 Q /\Hc  
    −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。 LHP?!rO0  
    −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。 ]7{-HuQ8>}  
    v|mZcAz  
    Ss7XjWP.}  
     系统内的光栅建模 tMy@'nj  
    .{W)E  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 V]9 ?9-r  
    −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。 jVu3!{}  
     U9B|u`72  
    I*K~GXWs#  
    Fc<+N0M{  
    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。 /1lUFL2D  
     pc%_:>  
    3. 系统中的光栅对准 ,!4 (B1@  
    |bz,cvlP W  
    WChJ <[]W  
     安装光栅堆栈 Wc$1Re{z  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 hw&R .F  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 4m6E~_:F  
     堆栈方向 p(Q5!3C0q  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 3J}bI {3  
    j7 D\O  
    +d736lLe%  
    YvK8;<k@-?  
    H;$OCDRC  
     安装光栅堆栈 DFt1{qS8@u  
    - 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）。 uIvE~<  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ""ICdZ_A  
     堆栈方向 `=Hh5;ep  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 =6TD3k6(2  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 7=8e|$K_  
    y8un&LP  
     .Eg>)  
    v7/qJ9l  
    eg-,;X#  
     横向位置 Bn/ {J  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 DO$jX 4  
    −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。 LEkO#F(  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 i1 ?H*:]  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ]J C}il_b  
     通过组件定位选项。 T?c:z?j_9  
    nrMm](Y45  
    ;%AK< RT  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     eUA6X ,I  
    .4~n|d>z  
    V Z;ASA?;  
     单光栅分析 ,xrXby|R"  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 +)FB[/pXk  
     系统内的光栅建模 Cv|ya$}a  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 PK5xnT:  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 ^~2GhveBV  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ".eD&oX{  
    ,.uPlnB_  
     <ok/2v  
    /4]M*ls  
    5. 光栅级次通道选择 hof:+aW  
    'tp1|n/1  
    :0j9  
     方向 9Ay*'   
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ZUb6d*B  
     衍射级次选择 `Xnu("w)  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 !~cTe!T  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 *.AokY)_a  
     备注 g#;w)-Zj  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 rm NqS+t  
    <IGQBu#ZH  
     1j<=TWit  
    37Z:WJ?  
    6. 光栅的角度响应 3ADT Yt".  
    ao<@a{G  
    U&|=dH]-  
     衍射特性的相关性 b:Dr _|  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 [: X  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 PWOV~ `^;  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） |Z<NM#1  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 AW4N#gt8',  
    9Nglt3J[  
     =u(. Y  
    _mKO4Atw  
    示例＃1：光栅物体的成像 P7(+{d{  
     veg\A+:'  
    1. 摘要 0}k[s+^  
    n3-u.Fb  
     eZ y)>.6Z  
    u<./ddC  
    → 查看完整应用使用案例     RX%*:lXi_  
    3HC aZ?Ry'  
    2. 光栅配置与对准 <*~vZT i(  
       ^_r8R__S:  
    DHJh.Y@H  
    Z}TuVE  
     =9GL;z:R+  
    8l0%:6XbI  
     ,2/qQD n/  
    3. 光栅级次通道的选择 I|,^a|\  
    &96I4su  
     ZkkXITQkPM  
       .HF+JHIUu  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 mF [w-<:.d  
     gR"'|c   
    1. 光栅配置和对准 &!vJ3:  
    s={AdQ  
     f@Rn&&-  
    (Sr&Y1D  
    → 查看完整应用使用案例 qi_[@da f?  
     ~xpU<Pd*  
    2. 基底处理 8P0XY S@  
    2j` x^  
     }9 N, +*  
    p#) u2^  
    3. 谐振波导光栅的角响应 (EGsw o  
    y!;rY1  
     R_:47.qq  
    N&U=5c`Q'  
    4. 谐振波导光栅的角响应 }:7'C. ."  
    tzJdUZJ  
     \B8tGog  
       e3UGYwQ  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 m+||t  
     uOc :^  
    1. 用于超短脉冲的光栅 A1zM$ wDU  
    }(z[ rZ  
    U0q{8 "Pl  
    t6BggO"_u  
    →     查看完整应用使用案例     &WE|9  
    OACRw%J:X{  
    2. 设计和建模流程 }20 Q`?  
    !*ct3{m  
     {v+,U}  
    $Mm=5 K%  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 E1usxF)  
    I3]-$  
     Nl,M9  
     
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