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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。 +C[%^G-:  
    m3Rss~l  
     &B ^LaRg  
    J?bx<$C@  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 <8 25?W|  
    /:aY)0F0<&  
     单光栅分析 H_7EK  
    −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。 Wc{/K6]f  
    −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。 ;[[oZ  
    m2PI^?|e  
    I(:d8SF  
     系统内的光栅建模 S8)6@ECC  
    zM|Y X<  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ,9~2#[|lq  
    −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。 +T]D\];D  
     6n$g73u<=3  
    8A2_4q@34  
    O/PO?>@-/  
    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。 E(Y}*.\]#s  
     *TP>)o  
    3. 系统中的光栅对准 77p8|63  
    /X97dF)zt  
    4oRDvn7f&  
     安装光栅堆栈 <Is~DjIav  
    −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）。 5Ls ][l7  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 #\$AB_[ot>  
     堆栈方向 ~k'SP(6#C  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 jZ>x5 W  
    1gDsL  
    OS$^>1f"  
    BBlYy5x  
    L~>~a1p!  
     安装光栅堆栈 #>dj!33  
    - 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）。 !juh}q&}|  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 i5jsM\1j  
     堆栈方向 *VgiJ  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 :[.**,0R  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 $irF  
    p5\B0G<m  
     BXB ZX@jVk  
    YGf<!  
    bOS; 1~~  
     横向位置 " TP^:Ln  
    −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。 %{;1i  
    −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。 $ucA.9pJ  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 @PAT|6  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 _%:$sAj  
     通过组件定位选项。 ^n&_JQIXb  
    h0)Dj( C  
    i-gN< 8\v  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     V3<H8pL  
    JBt2R=  
    ~Y/o9x0  
     单光栅分析 g}n-H4LI  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 T?HW=v_a  
     系统内的光栅建模 xSy`VuSl  
    - 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。 :.aMhyh#*  
    - 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。 LeaJ).Maw  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 YML]pNB  
    N|\Q:<!2_w  
     z~(3S8$  
    ZGj ^,?a  
    5. 光栅级次通道选择 d=d*:<Zx  
    N`et]'_A}  
    ;9$71E  
     方向 Xli$4 uL   
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 zy(NJ  
     衍射级次选择 &OsO _F  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 WJj5dqatV  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 T:I34E[  
     备注 f@Yo]FU  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 M`) /^S9  
    6W[~@~D=  
     2mEvoWnJ  
    a&RH_LjM  
    6. 光栅的角度响应 3t9Weo)  
    y ~n1S~5cI  
    .bY R  
     衍射特性的相关性 Ake@krh>$  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 YpI|=mv  
    - 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。 zd|n!3;  
    - 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） 2"6bz^>}  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 `br$kB  
    yQ0:M/r;0  
     sOVU>tb\'  
    * }) W>  
    示例＃1：光栅物体的成像 <.".,Na(J0  
     C?j:+  
    1. 摘要 qWM+!f  
    f0&%  
     F.),|t$\  
    rXP~k]tC  
    → 查看完整应用使用案例     }Xvm( ;  
    {B-*w%}HU  
    2. 光栅配置与对准 i&YWutG  
       =M=v; ,I-  
    LwYWgT\e  
    ! k 1 Ge+  
     R*/s#*gmL  
    nF B]#LLv  
     R$X~d8o>%  
    3. 光栅级次通道的选择 "+E\os72|  
    _"*}8{|  
     F$bV}>-1k  
       Lw2VdFi>E&  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 :bm%f%gg  
     `/^ _W <  
    1. 光栅配置和对准 .cbC2t95  
    0<O()NMv  
     sn"z'=ch  
    7Ja*T@ !h  
    → 查看完整应用使用案例 wZs 2 aa  
     1je j7p>K  
    2. 基底处理 ]IEZ?+F,  
    '%82pZ,?  
     K_@?Q@#YhR  
    }B a_epM  
    3. 谐振波导光栅的角响应 Qe{w)e0}`  
    Q;J( 5;  
     M~N/er  
    5'c#pm\Q  
    4. 谐振波导光栅的角响应 }opw_h+/F  
    S'5Zy} +x  
     (|F.3~Amq  
       [}]yJ+)  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ^sB0$|DU  
     _&/ {A|n  
    1. 用于超短脉冲的光栅 a{.q/Tbt  
    Z`u$#<ukX  
    f:-l}Zj  
    bMxK@$G~  
    →     查看完整应用使用案例     U8AH,?]#  
    nQoQNB  
    2. 设计和建模流程 1"L"LU'  
    e"52'zAV-  
     (6 Od   
    oFf9KHorW  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 >W;NMcN~  
    ]jFl?LA%7  
     yji[Yde;|  
     
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