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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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    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。 1NuR/DO  
    Po'-z<}wS  
     Y||yzJdC  
    J 5Wz4`'  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 d&NCFx  
    AGl|>f)  
     单光栅分析 ;,<r|.6U  
    −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。 K5 5} Wi  
    −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。 wEBtre7  
    i:V0fBR[>  
    yJF 2  
     系统内的光栅建模 Vxp$#3 ;S  
    L@>^_p$  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 f<g>dQlE  
    −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。 ?H y%ULk  
     AF6d#Klog  
    A Z4|&iT  
    uo]Hi^r.l  
    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。 1y},9ym  
     hq5NQi` %  
    3. 系统中的光栅对准 )`B -O::  
    t)\D  
    b^uP^](J  
     安装光栅堆栈 B*- ToXQQr  
    −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）。 >(IITt  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 gV<0Hj  
     堆栈方向 [LJ705t  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 //#xK D  
    8|w5QvCU?3  
    Gojl0?  
    ^t\kLU  
    M3DxapG  
     安装光栅堆栈 IW5*9)N?  
    - 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）。 -s9Y(>  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 i!CKA}",  
     堆栈方向 >v^2^$^u  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 .'l.7t  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 9 eSN+q  
    4(` 2#  
     w^ixMn~nLF  
    ArNur~  
    l@,);w=_P  
     横向位置 Z-N-9E  
    −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。 Vpug"aR&_  
    −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。 F3k C"H  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 >/7KL2*  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 8vz_~p9%j  
     通过组件定位选项。 t` }20=I+  
    }u(d'9u  
    )z]q"s5 Y  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     K!IF?iell  
    >$7wA9YhL  
    "wT ~$I"  
     单光栅分析 Ov $N"  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 (t]lP/  
     系统内的光栅建模 uvu**s  
    - 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。 ](B& l{V  
    - 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。 m&Y; /kr  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 `A4QU,0 8h  
    #JJp:S~`   
     /E`l:&89)  
    K^!e-Xi6  
    5. 光栅级次通道选择 j33P~H~  
    6Nfof  
    6 . +[ z  
     方向 dD/29b(  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 c8k6(#\  
     衍射级次选择 jjS{q,bo  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 2x<Qt2"  
    - 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。 iF#}t(CrH  
     备注 %\(y8QV  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 $I}Hk^X  
    \3n{w   
     s T :tFK\  
    :$SRG^7md  
    6. 光栅的角度响应 w8m8r`h  
    >gX0Ij#G  
    F:*[  
     衍射特性的相关性 RE`J"&  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 j61BP8E  
    - 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。 ps!5HZ2:  
    - 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） j=xtnIq  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 lRF_ k  
    -!C Y,'3  
     w-0O j  
    #lBpln9  
    示例＃1：光栅物体的成像 Y^c,mK^  
     APHtJoS  
    1. 摘要 AhbT/  
    0p:ClM 2O  
     *f0.=?  
    c:h.J4mv  
    → 查看完整应用使用案例     6mI_Q2  
    Y2=Brtc[@  
    2. 光栅配置与对准 m' Ekp  
       9%3 r-U=  
    DuO%B  
    A]tf>H#1  
     ~`G;=ITo  
    YmO"EWb  
     G)tq/`zNw  
    3. 光栅级次通道的选择 L5zG0mC8  
    DSDl[;3O{s  
     UALg!M#  
       c5B_WqjJ  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 T}w*K[z $  
     CD8JYiJ  
    1. 光栅配置和对准 JL.yd H79  
    r'9=k x  
     -KIVnV=&m  
    9h3~;Q  
    → 查看完整应用使用案例 a! 0?L0_W&  
     #5ohmp,u  
    2. 基底处理 skR, M=F~  
    G>q{~HE1  
     282+1X  
    +]S;U&vQ  
    3. 谐振波导光栅的角响应 -h G 9  
    HjUw[Yz+6  
     j;AzkReb  
    <PfPh~  
    4. 谐振波导光栅的角响应 w371.84  
    l|ZzG4]+l  
     XD+cs.{5  
       e&H<lT  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 PFDWC3<  
     w}bEufU+2  
    1. 用于超短脉冲的光栅 -X&!dV:= 4  
    S,`Sq8H  
    2=Y_Qrhi  
    =qS^Wz.  
    →     查看完整应用使用案例     bW 86Iw  
    $Va]vC8?  
    2. 设计和建模流程 :_~PU$%0  
    4M0v1`k  
     G7_"^r%c9;  
    2,XqslB)  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 ,$6MM6W;-F  
    *v:,rh  
     P2 K>|r  
     
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