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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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    光币
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    光券
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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。 q"5iza__H  
    LoLmT7  
     k~u$&a  
    )eNR4nF  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 MJJy mi'b  
    |A0LYKni  
     单光栅分析 nsqs*$  
    −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。 zR/d:P?  
    −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。 mxhO: .l  
    %^m6Q!  
    :04sB]H  
     系统内的光栅建模 SIjdwr!+ZZ  
    kC"<4U  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 eOjoxnD-$  
    −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。 a&~d,vC  
     o`HZS|>K*  
    ~]DGf(   
    jQzq(oDQw  
    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。 S1{UVkr  
     m]BxGwT=m  
    3. 系统中的光栅对准 V2cLwQ'0  
    9@ 6y(#s  
    0b9K/a%sQv  
     安装光栅堆栈 mc;Z#"kf  
    −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）。  Q0' xn  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 (7q!Z!2  
     堆栈方向 ppjd.  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Zf |%t  
    ~`c?&YixU  
    xSZgQF~  
    v!T%xUb0  
    2e zQX2q  
     安装光栅堆栈 pw*<tXH!  
    - 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）。 TU{^/-l  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 LFob1HH*8  
     堆栈方向 n1 `D:XrE  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 1u7Kc'.xc  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 mL`,v WL/`  
    ('pNAn!]  
     <Yu}7klJE  
    `me2Q  
    F6R+E;"4R'  
     横向位置 Vm6G5QwM  
    −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。 Tw"u{%t  
    −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。 $-m@cObw!.  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 >4`("#  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 cdfJa  
     通过组件定位选项。 z9pv|  
    [!p>Id  
    wq!Gj]B  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     rvuskXdo  
    SuU,SE'TX  
    eWSA  
     单光栅分析 Ehu^_HZ  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 DcA{E8Y  
     系统内的光栅建模 .5'M^  
    - 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。 1X2MhV  
    - 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。 bmVksi2b  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ]#;;)K}>  
    #L5H-6nz  
     HtB>#`'  
    Hj't.lg+j  
    5. 光栅级次通道选择 Y%y=  
    Ac}+U q  
    1@sy:{ d`  
     方向 Y3+DTR0|'  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 =mxG[zDtQ  
     衍射级次选择 3maiBAOKz  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 hdt;_qa   
    - 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。 @ofivCc<%  
     备注 OAO|HH  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 os0fwv  
    kx0(v1y3gT  
     U8qb2'a8  
    OjTb2[Q  
    6. 光栅的角度响应 P*Va<'{:{  
    $q,2VH:Ip  
    ^N#B( F  
     衍射特性的相关性 } M-^A{C\%  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。  PNY"Lqj  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 ekC 1wN l  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） 8&<C.n KP  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 I WKq_Zjkz  
    U Hh  
     %^tKt  
    ]R[j ]E.  
    示例＃1：光栅物体的成像 a)w *  
     5<ZE.'O  
    1. 摘要 lWr=79  
    ;:2]++G  
     v&Xsyb0CaM  
    y,'M3GGl  
    → 查看完整应用使用案例     0N.B =j|  
    L!G]i;=:  
    2. 光栅配置与对准 v,bCj6  
       Ahl-EVIr<  
    7u7`z%  
    :_9MS0  
     =hD@hQ i  
    ,9;RP/"7  
     5hN)y-4@  
    3. 光栅级次通道的选择  %f3qCN  
    DmzK* O{  
     D>tex/Of3  
       v$~1{}iI5  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 ! R rk  
     } )D E  
    1. 光栅配置和对准 I)7STzlMj.  
    {jdtNtw  
     oA/[>\y  
    Q8-;w{%  
    → 查看完整应用使用案例 %-9?rOr  
     ][vm4UY  
    2. 基底处理 )B"k;dLm  
    K9-;-{qb  
     -_@zyF<G  
    4mHR+SZy  
    3. 谐振波导光栅的角响应 7\(m n$  
    GZ=7)eJ~<  
     80J87\)  
    ]k+XL*]'A  
    4. 谐振波导光栅的角响应 &.W,Hh  
    l-^2>K[  
     ]'IZbx:  
       /wAx#[c[  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 i28WgDG)5  
     FR*CiaD1  
    1. 用于超短脉冲的光栅 Q]h.{nN#PK  
    xA7>";sla[  
    GK6/S_l%D+  
    B'NtG84  
    →     查看完整应用使用案例     "Y'MuV'x  
    h D5NX  
    2. 设计和建模流程 OdKfU^  
    ,gO}H)v]t  
     %_P[ C}4  
    $G\WW@*GE  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 O$eNG$7  
    1s-dqHz"s  
     IvZ,|R?  
     
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