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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。 aG\B?pn-  
    O8ZHIs  
     J&6]3x  
    ;q$O^r~  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ^KMZB  
    o,RLaS,BK'  
     单光栅分析 uJ$!lyJ6L  
    −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。 >j$CM:w  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 ^UK6q2[  
    Gwkp(9d  
    FeFH_  
     系统内的光栅建模 ?Yp: h  
    }KHdlhD  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 2xd G&}$fa  
    −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。 $Mp#tH28  
     1jozM"H7Q  
    ;=6~,k)  
    bXiT}5mJU  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 r 6STc,%5  
     <[7.+{qfW  
    3. 系统中的光栅对准 *^u5?{$l(  
    qzqv-{.h  
    X^H)2G>e  
     安装光栅堆栈 SpY%2Y.Dy  
    −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）。 # -Ts]4v  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 Xu:S h<:R  
     堆栈方向 #\$R^u]!  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 xGeRoW(X  
    pemb2HQ'4j  
    ~$i36"  
    {e?D6`#x  
    b#^UP  
     安装光栅堆栈 K/jC>4/c/  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 |L4K#  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 rr# &0`]  
     堆栈方向 [x 5T7=  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 1G+42>?<1  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 m$:o+IH/  
    MD S;qZx=  
     Kuy,qZv!"  
    =?3D:k7z  
    yla&/K;|*  
     横向位置 Xb=9~7&,$  
    −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。 P-VK=Y1q  
    −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。 Llk4 =p  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 [(Pm\o  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Qe=!'u.nL  
     通过组件定位选项。 'kK}9VKl  
    iP;X8'< BC  
    _d&FB~=  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     %uyRpG3,  
    40oRO0p  
    n=n!Hn  
     单光栅分析 tm(.a ?p  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 q7C>A`w  
     系统内的光栅建模 [|\~-6"7N|  
    - 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。 A_}F  
    - 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。 -1~bWRYq  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 iU\WV  
    9Bl_t}0  
     E3y"  
    < Vr"  
    5. 光栅级次通道选择 h \b]>q@  
    HP2]b?C  
    Ex~[Hk4ow  
     方向 jx&pRjP  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 X6/k `J  
     衍射级次选择 }\B`tAN  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 `ej  
    - 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。 *BT-@V.4  
     备注 O/>$kG%ge  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 RiF~-;v&  
    'c\zW mAZ  
     UjwA06  
    EaG3:<>J  
    6. 光栅的角度响应 c.Pyt  
    JGp~A#H&  
    >z1RCQWju  
     衍射特性的相关性 ig] * Z  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 PBb@J'b  
    - 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。  ;OQ{  
    - 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） 9. Q;J#;1  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 -4o6 OkK<  
    v&%GK5j7O  
     *?7Ie;)  
    l~wx8 ,?G  
    示例＃1：光栅物体的成像 Q i#%&Jz>f  
     2P~zYdjS  
    1. 摘要 agN`) F!  
    b&B<'Wb  
      z@^l1)m  
    ,2/qQD n/  
    → 查看完整应用使用案例     KD*,u{v;  
    oorit  
    2. 光栅配置与对准 4r`u@  
       .HF+JHIUu  
    6+A<_r`#Q  
    i2A>T/?{  
     "?hEGJ;m"  
    kehv85  
     Zh]d&Xeq  
    3. 光栅级次通道的选择 :f?\ mVS+  
    Id(o6j^J_  
     {BKu'A  
       R$4&>VBu  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 7OYNH0EH  
     k5]s~* ,0  
    1. 光栅配置和对准 \1hbCv$Hf  
    Tk9u+;=6$  
     mnu4XE#|  
    $R%xeih1fz  
    → 查看完整应用使用案例 g8 ,V( ^  
     *fso6j#%  
    2. 基底处理 8i=J(5=  
    4<)%Esyb  
     +^YXqOXU  
    t&^9o $  
    3. 谐振波导光栅的角响应 3:7J@>  
    mS5'q q;t  
     Wc ]BQn  
    {$)zC*l  
    4. 谐振波导光栅的角响应 %+YLe-\?  
    mBSa*s)  
     -gefdx6ES  
       N|Xx#/  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Uc%(#I]Mi  
     > $DMVtE0  
    1. 用于超短脉冲的光栅 \:-#,( .V  
    l7]:b8  
    :jB~rhZ~  
    ?*|AcMw5  
    →     查看完整应用使用案例     xQ9P'ru  
    aa2&yc29hp  
    2. 设计和建模流程 lfp[(Ph)9  
    "i_I<?aGB  
     O-y/K2MC*  
    C']TO/2q  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 Q;W[$yvW  
    %^ f! = *  
     htX;"R&  
     
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