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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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    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。 fi HE`]0  
    W p)!G  
     <uuumi-!%G  
    G^Gs/- f  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 #p(c{L!  
    Qbv@}[f  
     单光栅分析 K(?V]Mxl6  
    −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。 =v<w29P(g  
    −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。 ;3/}"yG<p  
    ;JkIZ8!  
    */e$S[5  
     系统内的光栅建模 1)= H2n4)  
    "IU}>y>J  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 f![] :L  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 X)!XR/?  
     ]00s o`  
    'mZ v5?  
    ,w~3K%B4  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 ~ =u8H  
     xq;>||B  
    3. 系统中的光栅对准 h-PJC/>  
    5 &8BO1V.  
    vt5w(}v(  
     安装光栅堆栈 '^)'q\v'k  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 G Uu8 N  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 / <(|4e  
     堆栈方向 =wX;OK|U(^  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 f4p*!e  
    'KjH|u  
    qR.FjQOvn  
    sGY}(9ED;  
    C[,h!  
     安装光栅堆栈 Qp<*o r@  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 eI ( S)q  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 `e ZDG  
     堆栈方向 !U?C _  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 6{5T^^x?<  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 cgG*7E  
    F qJ`d2E  
     o*204BGB  
    qVh?%c1.Y  
    ,C6(  
     横向位置 i]<@  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 |WaWmp(pQ  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 >aJmRA-C}  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 O h e^{:  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 "S#$:92  
     通过组件定位选项。 ky|kg@n{  
    )vq}$W!:9  
    )$p36dWl  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     eM!Oc$C8[  
    R>"pJbS;L  
    .*N,x(V  
     单光栅分析 9 5!xJdq  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 #q:j~4)h  
     系统内的光栅建模 P6%qNR/ x  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 #^RIp>NN9  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 I0l3"5X a  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 kmBA  
    Bj{J&{  
     NdJ]\>5oN,  
    !QdX+y<re  
    5. 光栅级次通道选择 " :e <a?  
    yE N3/-S+  
    Fdl0V:<  
     方向 \0lQ1FrY  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 1?)h-aN  
     衍射级次选择 y=9fuGL6  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 !]R>D{""  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 '\QJ{/JV  
     备注 [.l,#-vp  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 YP!}Bf  
    GF@` ~im  
     ,MHK|8!  
    ?ZTA3mV?+  
    6. 光栅的角度响应 4NRj>y  
    iaMl>ua  
    (Qw>P42J  
     衍射特性的相关性 xX%{i0E  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。  uWMSn   
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 0XljFQ  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） iPCn-DoIS  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 KD\%B5Jy  
    &9gI?b8  
     , MqoX-+  
    bfb9A+]3'  
    示例＃1：光栅物体的成像 V9KRA 1  
     `<@ "WSn  
    1. 摘要 a"}ndrc*  
    ,W 'P8C  
     +bso4 }rS  
    I<W<;A  
    → 查看完整应用使用案例     BQ,749^S  
    uCt?(E>  
    2. 光栅配置与对准 sOz {spA  
       q(EN]W],  
    I=Y_EjZ D  
    1.,KN:qe  
     L09r|g4Z  
    modem6#x'  
     *k&V;?x|wt  
    3. 光栅级次通道的选择 U$@}!X  
    nql{k/6  
     s{c|J#s  
       mxH63$R  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 Rc93Fb-Zp  
     `p)U6J  
    1. 光栅配置和对准 lwG)&qyVd  
    18j>x3tn  
     b5~p:f-&4B  
    2.{zf r  
    → 查看完整应用使用案例 giIPK&  
     ~md06"AYJ  
    2. 基底处理 wU/fGg*M2  
    p")"t`k7  
     FBrh!vQ<  
    x!7!)]h  
    3. 谐振波导光栅的角响应 x'G_z_<V  
    Y#P!<Q>}  
     4"nYxL"<4  
    b"Nd8f[  
    4. 谐振波导光栅的角响应 h*hkl#  
    CCC9I8rZD  
     %<|<%~l&  
       mU[  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 $E8}||d  
     J}bLp Z  
    1. 用于超短脉冲的光栅 @tRDKPh  
     Ew;AYZX  
    D2Q0p(#%  
    -`X`Ff  
    →     查看完整应用使用案例     Ai:, cY5%  
    39 pA:3iTd  
    2. 设计和建模流程 EIpz-"S  
    1(i%nX<U  
     H4wDF:n0H  
    ;eW)&qzK  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 t,A=B(W  
    T' Jl,)"  
     Gy6x.GX  
     
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