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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。 ~,)D n  
    /B 3\e3  
     W?!rqo2SP  
    Ma(Q~G .  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ?dv-`)S&  
    bUM4^m  
     单光栅分析 |/8!P Km  
    −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。 Q3$DX, 8?  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 J{kS4v*J  
    PA*k |  
    t;PG  
     系统内的光栅建模 Pk(%=P ,  
    3fX _XH1Q  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 .V}bfd[k$  
    −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。 S9nn^vsK  
     -bSM]86  
    y0?HZ Xq  
    Z!fbc#L6  
    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。 car|&b  
     'L9hM.+  
    3. 系统中的光栅对准 UH+#Nel+!  
    m!^$_d\%~  
    (~5]1S}F  
     安装光栅堆栈 0Y0`$   
    −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）。 X&rsWk  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ci:|x =  
     堆栈方向 ei=u$S.  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Rg46V-"d,@  
    PQYJn x}  
    :P%?!'M  
    aTvLQ@MQ  
    jA~omX2A  
     安装光栅堆栈 r~oUln<[  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 Fi#b0S  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 Za1VJ5-  
     堆栈方向 H=_k|#/  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 [b@9V_  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 /909ED+)>9  
    ;<|m0>X  
     K_BF=C.k  
    m?<5-"hz  
    ]N1gzHaS  
     横向位置 `~ R%}ID  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 1$ {Cwb/F  
    −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。 X FvPc  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 @!Q\| <  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 u_ym=N57`  
     通过组件定位选项。 `z`"0;,7S  
    irzWk3@:  
    JA^Y:@<{/  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     [moz{Y  
    q,_ 1?A)  
    U~{sJwB  
     单光栅分析  =u Ieur  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 }G[Qm2k  
     系统内的光栅建模 OYNPZRu  
    - 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。 JUC62s#_z  
    - 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。 HVcd< :g0  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 z T#j.v  
    z8n]6FDiE  
     WiclG8l  
    /g]m,Y{OI  
    5. 光栅级次通道选择 v8o{3wJ  
    Y,C3E>}Dq  
    +"2IQme5  
     方向 0%<x>O  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 [|\BuUT'  
     衍射级次选择 M }tr*L  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 GOhGSV#  
    - 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。 >2?O-WXe  
     备注 )]C7+{ImC  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 >gTrui{ ,  
    w>$2  
     vFGFFA/K}N  
    dzPwlCC%-  
    6. 光栅的角度响应 O(oGRK<xM  
    jB!Q8#&Q  
    rN%aP-sa<  
     衍射特性的相关性 L|[ 0&u!  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 @9<MW  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 VXtW{*{"  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） 4RV5:&ALLS  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ' |>  
    7 -hSso.'  
     ]OKs 65  
    NbtNu$%t  
    示例＃1：光栅物体的成像 LE:nmo  
     gLef6q{}  
    1. 摘要  XVKR}I  
    lIj2w;$v  
     [EETx-  
    1]uHaI(  
    → 查看完整应用使用案例     T};fy+iq  
    t K+K lz  
    2. 光栅配置与对准 y84= Q  
       7TjK;w7xS.  
    3+/{}rv  
    r-$SF5uv  
     UlN+  
    Htf|VpzMb  
      D|[~Py  
    3. 光栅级次通道的选择 Z?^~f}+  
    BtN@P23>k.  
     D d$ SQ  
       Dog Tj  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 4M&6q(389  
     ):lq}6J#  
    1. 光栅配置和对准 gL+8fX2G6  
    C=6Vd  
     $6a55~h|(  
    )(|+z'  
    → 查看完整应用使用案例 > T,^n {_v  
     jc|"wN]  
    2. 基底处理 (@H'7,  
    G:e 9}  
     dM{xPpnx  
    8uR4ZE*  
    3. 谐振波导光栅的角响应 Ub8|x]ix  
    g pN{1  
     OA?? fb, b  
    mRT`'fxK  
    4. 谐振波导光栅的角响应 (0Xgv3wd  
    ! `yg bI.  
     ]R8}cbtU  
       IGj%)_W  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 5__8+R  
     u:Q_XXT5  
    1. 用于超短脉冲的光栅 |.x |BJ  
    z (,%<oX  
    'G!w0yF  
    piE9qXn  
    →     查看完整应用使用案例     G9.+N~GZ.  
    ).0h4oHSj  
    2. 设计和建模流程 C%8jWc  
    :_%  
     `Tx1?]  
    lZ5 lmsCU  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 !tkP!%w  
    -,t2D/xK  
     1'dL8Y  
     
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