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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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    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。 Hq?&Qo  
    `_GO=QQ  
     Ah (iE  
    6GzzG P^  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 >60"p~t  
    Ir/:d]N*  
     单光栅分析 eES'}[W>  
    −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。 GMdI0jaG#  
    −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。 iT.|vr1HG  
    S 6GMUaR  
    .Vmtx  
     系统内的光栅建模 kbhX?; <`  
    ENq"mwV|  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 !R74J=#(  
    −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。 dKm`14f]@G  
     g5}lLKT  
    MKC$;>i  
    @^!\d#/M  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 9 ZGV%Tw  
     4 [1k\  
    3. 系统中的光栅对准 n' ?4.tb  
     %}h`+L  
    K6hfauWd[  
     安装光栅堆栈 :CTL)ad2  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 \i0-o8q@I  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 nhewDDu  
     堆栈方向 `VZZ^K9zR  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 VhvTBo<cw  
    P>wZ~Hjk  
    {2:d` fqD  
    (@q3^)I4  
    >S'>!w  
     安装光栅堆栈 +_~,86  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 sKd)BA0`  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 rz.IoQo  
     堆栈方向  eu9w|g  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 6e# wR/  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 ;&kn"b}G;  
    \XS]N_}8>  
     bMmra.x4L  
    c&*l"  
    .S!-e$EJ  
     横向位置 K/|  
    −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。 wAh#   
    −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。 F7T E|LZ  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 io2@}xZF  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Gw{+xz KJ  
     通过组件定位选项。 V#J"c8n  
    tOH0IE c  
    d}-'<Z#G  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     r6t&E%b  
    7Z0/(V.-  
    Z`s!dV]e9  
     单光栅分析 {ma;G[!  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 v`B4(P1Z  
     系统内的光栅建模 lFf XWNb  
    - 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。 m}5q]N";x  
    - 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。 2~FPw{]j  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 XLb0 9;  
    ? )_7U  
     85z;Zt0{  
    yX! #a>d"H  
    5. 光栅级次通道选择 4ht\&2&:  
    /9_#U#vhY  
    T~J? AKx  
     方向 u D(t`W"  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 z-@ -O  
     衍射级次选择 Df@/cT  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 .pvxh|V  
    - 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。 A5XR3$5P  
     备注 ({M?Q>s  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 4#:\?HAu!  
    8=Q V N_  
     f&yQhe6q  
    Km*<Kfcz  
    6. 光栅的角度响应 io4aYB\  
    Ei~f`{i  
    ^,V[nfQR  
     衍射特性的相关性 2[up+;%Y  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 yr{B5z,  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 0M8.U  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） D$nK`r  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 DB@EVH  
    3hS6j S  
     I KcKRw/O$  
    If'2rE7J  
    示例＃1：光栅物体的成像 *IZf^-=Q  
     (X}@^]lpa  
    1. 摘要 Zq*eX\#C  
    / L~u0 2?  
     |(ocDmd  
    ez*jjm  
    → 查看完整应用使用案例     %S#WPD'Y  
    >5Lexj  
    2. 光栅配置与对准 HFS+QwHW  
       Uix{"  
    DJP 6TFT&G  
    R8<eN9bJ9  
     :'*DMW~  
    [xdj6W  
     I]uhi{\C  
    3. 光栅级次通道的选择 i&Kz*,pt  
    sR*Nq5F#9  
     CBHc A'L  
       0ar=cuDm  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 qY# d+F,t  
     7ZFJexN]  
    1. 光栅配置和对准 -x'e+zT  
    ^?"^Pmw  
     +t]Xj1Q  
    _P 5P(^/  
    → 查看完整应用使用案例 5 09Q0 [k  
     #WufZ18#  
    2. 基底处理 nyhMnp#<  
    X\sm[_I  
     ?_ RYqolz  
    40K2uT{cq  
    3. 谐振波导光栅的角响应 Oif,|:  
    ixw(c&gL  
     WC-_+9)2&  
    Alz~-hqQ  
    4. 谐振波导光栅的角响应 P5URvEnz:  
    9]$`)wZ  
     p&3> `C  
       3Gd0E;3sk~  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 kO ![X^V  
     8H $#+^lW  
    1. 用于超短脉冲的光栅 =nhzMU9c\y  
    b5 Q NEi  
    (9GbG"   
    5py R ~+  
    →     查看完整应用使用案例     OM!=ViN(=  
    F6dr  
    2. 设计和建模流程 ?q Xs-  
    Qpu3(`d<  
     D4Sh9:\  
    J{ ~Rxa  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 r_2b tpL^  
    -g~~]K%  
     <t}?$1  
     
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