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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。 mp+lN:  
    6$"0!fl>  
     F/zbb  
    <aEY=IF4  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 } l4d/I  
    WMXk-?v4  
     单光栅分析 c!}f\ ]D  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 @&E{ L  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 L?p,Sy<RI  
    lhLE)B2a2  
    T<=]Vg)^r"  
     系统内的光栅建模 D_4UM#Tw  
    ~LuR)T=%es  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 CkA ~'&C  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 vTF_`X  
     ,c_NXC^X?  
    h>[][c(b  
     2t7Hu)V  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 STH?X] /  
     7L\kna<  
    3. 系统中的光栅对准 tZn=[X~Vw@  
    %knPeo&  
    W2\ Q-4D  
     安装光栅堆栈 qC?\i['`  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 ]$gBX=  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 `:fc*n,*  
     堆栈方向 _laLTP*  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 . |g67PH=  
    +8etCx  
    47 _";g@X  
    zHsWj^m"  
    4 9zOhG |  
     安装光栅堆栈 t!"XQ$g'  
    - 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）。 h#iFp9N  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 Z>#MTxU(  
     堆栈方向 CH/*MA  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 &\0V*5tI  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 |:?JSi0  
    D3+UV+&R/  
     ve|`I=?2  
    W~&PGmRI  
    ^?3e?Q?  
     横向位置 N7`<t&T@  
    −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。 ORo +=2  
    −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*&(7RR}  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 ]JXpe]B  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 n xc35  
     通过组件定位选项。 pWwB<F  
    K(M@#t1_&  
    *8*E\nZx!  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     m%hUvG| i  
    H8}}R~ZO  
    #iot.alNA  
     单光栅分析 *&vySyt  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 +'NiuN  
     系统内的光栅建模 #!%\97ZR  
    - 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。 /{~cUB,Um  
    - 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。 \5wC&|WEB  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ;-koMD!2F  
    !%x=o&  
     cO#e AQf7  
    ]eJjffx  
    5. 光栅级次通道选择 J6H3X;vxQw  
    UJ'}p&E  
    `euk&]/^.)  
     方向 $^2 j#]uX  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 VvO/  
     衍射级次选择 T F!Lp:  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 Ij_VO{]G'l  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 I\0mmdi73  
     备注 2HNH@K  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 o >=YoG  
    ZZa$/q"  
     %0PZZl5b  
    q >9F21W  
    6. 光栅的角度响应 ?`hk0qX3  
    qR~s&SC#  
    K%: :  
     衍射特性的相关性 7]q$ sQ  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 %EuXL% B  
    - 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。 p1=sDsLL  
    - 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） ql%>)k /x  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 eTc0u;{V  
    r"a4 ;&mf  
     x0])&':!  
    P^%.7C  
    示例＃1：光栅物体的成像 }{^i*T5rl  
     [`^x;*C  
    1. 摘要 $ V"~\h8  
    9Q".166  
     g5)f8k0+ t  
    '\:?FQ C  
    → 查看完整应用使用案例     W"mkNqH  
    4"e7 43(  
    2. 光栅配置与对准 #]ii/Et#x  
       c FjC  
    c7jft|4S  
    - v9V/LJ  
     '|e5cW6z  
    &Jj^)GBU  
     *xs8/?  
    3. 光栅级次通道的选择 {Ex0mw)T  
    |52VHW8 c  
     HF wT  
       g eaeOERc  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 '}c0:,5  
     |WeLmy%9  
    1. 光栅配置和对准 Gb%PBg}HH  
    @:i>q$aF  
     7581G$@ym  
    S8" h9|  
    → 查看完整应用使用案例 }k}5\%#li5  
     !+cRtCaA::  
    2. 基底处理 nTj Q4y  
    (jCE&'?}  
     M`umfw T  
    =,I,K=+_x  
    3. 谐振波导光栅的角响应 s&vOwPmV  
    LX j Tqp'  
     <;x+ ?j  
    WJ\YKXG  
    4. 谐振波导光栅的角响应 KoQvC=+WI  
    J6Mm=bO5  
     * Yov>lO  
       ltHC+8 aZ  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 `c{i +  
     ^zqz$G#  
    1. 用于超短脉冲的光栅 <acAc2  
    D?]aYCT  
    bn^^|i  
    xYRL4  
    →     查看完整应用使用案例     G\TyXq_4  
    \VPU)  
    2. 设计和建模流程 g{l;v  
    %Q}#x  
     g}' "&Y  
    2N(c&Dzkh`  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 +YhTb  
    @q5!3Nz  
     k$o6~u 2&  
     
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