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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。 }?PvNK]",  
    uh,~Cv XU]  
     A\Ax5eeL  
    ^uZ!e+   
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Y;qA@|  
    M? 7CBqZ  
     单光栅分析 KBVW <;C$  
    −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。 #s"|8#  
    −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。 Y"eR&d  
    ?r< F/$/  
    4(2iR0N  
     系统内的光栅建模 [}p/pj=  
    gD$bn=  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 /m>%=_nz  
    −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。 N%3 G\|~Q  
     ^uG^XY&ItC  
    J})#43P  
    BgPwIK x  
    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。 JQ9JWu%a  
     :i{$p00 G  
    3. 系统中的光栅对准 |q0MM^%"  
    &RSUB;y mL  
    Kterp%J?  
     安装光栅堆栈 M mihWD02  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 .Ioj]r  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 *^h$%<QI  
     堆栈方向 BbCt_z'  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 :Ng4? +@r  
    ry99R|/d1  
    o>3g<- ul  
    +A 3Q$1F  
    0iy-FV;J  
     安装光栅堆栈 WziX1%0$n  
    - 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）。 hU 3z4|~+  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 A4kYE A  
     堆栈方向 jGp|:!'w  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 zYL</!6a[  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 _PI w""ssr  
     (C1@f!Z  
     NTj:+z0  
    r$=YhI/=  
    Y(:.f-Du  
     横向位置 O-5s}RT  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 -Odk'{nW  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 \I3={ii0  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 7mUpn:U  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ;t^8lC?>V  
     通过组件定位选项。 .1O  
    i2h,=NHJh?  
    >icL,n"]  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     AdCi*="m  
    %cPz>PTW@  
    #gHs!b-g@  
     单光栅分析  xr }jw  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 z3 zN^ZT  
     系统内的光栅建模 R^nkcLFb/q  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 8ec6J*b  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 #fF~6wopV  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ^5"2s:vP  
    Y<A593  
     ^CZ)!3qd1  
    )ifEgBT  
    5. 光栅级次通道选择 /^BaQeH?R  
    !A5UT-  
    L `7~~  
     方向 !!WSGZUR  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 2E@ !  
     衍射级次选择 cqr4P`Oj  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 Q%x |  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 }w,^]fC:  
     备注 xj1FCT2  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 !jV}sp<Xp  
    d=q&UCC  
     <($'jlZ  
    ]#UyYgPk  
    6. 光栅的角度响应 6NvdFss'A{  
    m' LRP:9v  
    FIB 9W@oao  
     衍射特性的相关性 uk8vecj  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ZTq"SQ>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。 9c /&+j  
    - 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） #i#4h<R  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ,mu=#}a@}  
    ~|LlT^C  
     =bVaB<!  
    ciq'fy  
    示例＃1：光栅物体的成像 ?1r>t"e5  
     >&1MD}  
    1. 摘要 GsYi/Z   
    qk Cj33v  
     "y%S.ipWG  
    ^'UJ&UfX  
    → 查看完整应用使用案例     J9tQ@3{f  
    fgb%SIi?  
    2. 光栅配置与对准 ]cz*k/*0  
       ;au-NY  
    rv(Qz|K@  
    7~t,Pt)  
     mP1EWh|  
    t+R8{9L-  
     Ol}^'7H  
    3. 光栅级次通道的选择 i.0}d5Y  
    N8<Wm>GLX~  
     sC8C><y  
       I?) .D?o  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 Z#-:zD7_  
     l?+67cQLA  
    1. 光栅配置和对准 MjO.s+I  
    V b=Oz  
     mN_KAln  
    07zbx6:t  
    → 查看完整应用使用案例 0>uMR{ #  
     N2!HkUy2  
    2. 基底处理 |@J:A!  
    CM; r\,o  
     W9!EjXg  
    xMk0Xf'_  
    3. 谐振波导光栅的角响应 Cf-R?gn]  
    z|VQp,ra  
     _uvRC+~R  
    QEl:>HG  
    4. 谐振波导光栅的角响应 @`qhQ  
    |Rh%wJ  
     +V"t't7  
       7XE |5G  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Iz'*^{Ssm  
     82w='~y  
    1. 用于超短脉冲的光栅 R$'0<y8E*]  
    &zl=}xeA  
    F`l r5  
    )qGw!^8  
    →     查看完整应用使用案例     wS Ty2Oyo;  
    MuzlUW]  
    2. 设计和建模流程 ;&|MNN^  
    Ax D&_GT  
     ;\N{z6  
    \t LfB[S.5  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 YT)jBS~&  
    Pt/dH+r`%  
     9v=fE2`-  
     
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