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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 正序阅读 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。 F Cp\w1+  
    q\I2lZ  
     B098/`r  
    ?c7} v  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Dpf"H  
    bAkCk]>5  
     单光栅分析 >P_/a,O8  
    −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。 ^?Y x{r~9  
    −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。 ?z/ )Hkw  
    M#'j7EMu  
    p2)563#RS  
     系统内的光栅建模 @TqqF:c7  
    v "Yo  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 muZ6}&4  
    −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。 o 00(\ -eb  
     xkPH_+4i8  
    8~6H\.0Q  
    .^o3  
    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。 P)9$}9i  
     D>>?8a  
    3. 系统中的光栅对准 =,HxtPJ  
    x./l27}6  
    5p]Cwj<u  
     安装光栅堆栈  tOEY|  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 L2$`S'UW  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 /ZpwJc`e  
     堆栈方向 lBN1OL[N  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ZPO+ #,  
    BJ,D1E  
    Z H1UAf  
    $bd tiD  
    O3];1ud  
     安装光栅堆栈 M0$wTmXM  
    - 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）。 .9'bi#:Cw  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 {!]7=K)W9  
     堆栈方向 K>_~zWnc  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 G-#]|)  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 "$6 .L^9W  
    6upCL:A~r  
     )u67=0s2i+  
    TTQ(\l4  
    /jB 0  
     横向位置 C A 8N  
    −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。 K'tckJ#%  
    −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。 ^{+,j}V_H  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 A."]6R<  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Hp}dm93T  
     通过组件定位选项。 R'e>YDC  
    PrwMR_-  
    wLW[Vur[  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     T:?01?m  
    E2%{?o  
    l NhX)D^t  
     单光栅分析 A!bH0=<I  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 5<=ktA48[  
     系统内的光栅建模 bayDdR4T  
    - 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。 ?]In@h-  
    - 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。 Z}NMDb:t  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 \[MQJX,dn  
    {CH *?|t  
     /tqQAvj  
    YI!@ ,t  
    5. 光栅级次通道选择 66jL2XU<  
    k}tT l 2  
    Fmo^ ?~b  
     方向 `k.Nphx~%  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 DI,8y"!5  
     衍射级次选择 Z7:TPY$b  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ?loP18S b  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 ){S/h<4m  
     备注 Q/u1$&1  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 gPYF2m  
    9d8bh4[  
     ek9Y9eJ"  
    Oqy&V&-C  
    6. 光栅的角度响应 FXd><#U  
    P S [ifC  
    ~Q36lR  
     衍射特性的相关性 3<vw#]yL  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 d4[mR~XXT  
    - 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。 %"{jNC?  
    - 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） s J~WzQ  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 v==]v2 -  
    .e|VW)  
     l:?w{'i$  
    | bWvQdN  
    示例＃1：光栅物体的成像 "T0s7LWp  
     t.YY?5 l  
    1. 摘要 !GL kAV  
    6'YsSde".  
     ,4`=gKn  
    M+lj g&fy  
    → 查看完整应用使用案例     fRT4,;  
    y?4%eD  
    2. 光栅配置与对准 y/d/#}\:  
       "pLWJvj6-  
    {iRXK   
    "T+oXK\B  
     V\4zK$]  
    <1xs ya[e  
     /Q*o6G ys0  
    3. 光栅级次通道的选择 gdKn!; ,w#  
    r'5~4'o$  
     q o^PS  
       ^w1&A 3=6  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 \u@*FTS  
     m(6SiV=D9  
    1. 光栅配置和对准 $-Wn|w+h<a  
    ~n<U8cm O  
     -Nn@c|fz  
    G+dQ" cI9  
    → 查看完整应用使用案例 Yfotq9.=+  
     o:x,zfW  
    2. 基底处理 n +R3  
    KbP( ;  
     pY T^Ug  
    g$P<`.  
    3. 谐振波导光栅的角响应 :e|[gEA  
    `$hna{e^n  
     Q(gc(bJV  
    QhqXd  
    4. 谐振波导光栅的角响应 T)Ohk(jK1  
    VGDds  
     _${//`ia=  
       |y T-N3H@  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 zVL"$ )  
     ) }.<lSw  
    1. 用于超短脉冲的光栅 /j|Rz5@ =  
    U.mVz,k3  
    dd=' ;%?  
    o fw0_)!Q  
    →     查看完整应用使用案例     J#OiY  
    Kx[u9MD  
    2. 设计和建模流程 wAn}ic".b  
    %n7mN])  
     %%-hax.x0X  
    Q;EQ8pL?"  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 Z6Kw'3  
    ImnN&[Cu  
     D6wg^ 'Q:  
     
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