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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。 NO3/rJ6-  
    n*$ g]G$  
     U6VKMxSJ  
    ME dWLFf  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Ls%MGs9PI  
    #b`k e/P  
     单光栅分析 u4j5w  
    −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。 b]y2+A.n  
    −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。 M?qy(zb  
    M`>E|" <  
    >V~E]P%@  
     系统内的光栅建模 [vgtc.V  
    kP"9&R`E  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 :%.D78&  
    −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。 7L??ae  
     =Uh$&m  
    m2o0y++TjW  
    g){<y~Mk  
    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。 $?Wb}DU7_L  
     <q SC#[xu  
    3. 系统中的光栅对准 nlYNN/@"  
    putrSSL}  
    0mnw{fE8_  
     安装光栅堆栈 G?ZXWu.  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。  J *yg&  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 (?c-iKGc  
     堆栈方向 ]3gSQ7  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 @VBcJ{e,  
    Zh,71Umz  
    P%6~&woF  
    : 'c&,oLY  
    >bxS3FCX  
     安装光栅堆栈 ]q.0!lh+WL  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 N$DkX)Z  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 J1vR5wbu  
     堆栈方向 /B3iC#?  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 Q@niNDaW2  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 B6"0OIDY"  
    KP"+e:a%  
     U17d>]ka  
    TJN4k@\$2  
    >V937  
     横向位置 %;/P&d/  
    −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。 q<J~~'  
    −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。 y(&Ac[foS}  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 phK/   
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 4JEpl'5^Q  
     通过组件定位选项。 F:VIzyMq<  
    #QPjk R|\  
    N;d] 14|  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     (mOtU8e  
    S3#>9k;p  
    ; KA~Z5x;  
     单光栅分析 &L:!VL{I  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 l.]xB,k  
     系统内的光栅建模 B[}6-2<>?C  
    - 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。 N;R^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。 *I+Q~4  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 LscGTs,  
    cS$_\65  
     >eaaaq9B-  
    H::bwn`Vc  
    5. 光栅级次通道选择 jylD6IT  
    QWU[@2@%r  
    vIvIfE  
     方向 )_:NLo:  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ;|RTx  
     衍射级次选择 H+#FSdy#  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 $j~RWfw-  
    - 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。 $xqa{L%B  
     备注 jCY %|  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 =AT."$r>  
    ni<(K 0~  
     <%^&2UMg  
    7^285)UQA  
    6. 光栅的角度响应 6b,V;#Anj  
    7^Uv7< pw  
    lYIH/:T  
     衍射特性的相关性 l}h!B_P'  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 2eogY#  
    - 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。 maZ)cW?  
    - 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） y7{?Ip4[  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 0J|3kY-n>  
    :m;p:l|W  
     _aphkeqd  
    ~Ei<Z`3}7"  
    示例＃1：光栅物体的成像 ^OdP4m( >>  
     ("@!>|H  
    1. 摘要 ;a/E42eN;  
    {:s f7  
     x^ni1=kU  
    5-V pJ  
    → 查看完整应用使用案例     mDWG7Asp  
    \['Cj*ek  
    2. 光栅配置与对准 VTM/hJmwJ  
       +q4O D$}  
    aXVFc5C\  
    0K+ne0I  
     y-k.U%  
    kstIgcI  
     GyIV Hby  
    3. 光栅级次通道的选择 (Z*!#}z`  
    #E?4E1bnB  
     "Q0@/bYq  
       wY#E?,  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 `uFdwO'DD  
     <%d>v-=B  
    1. 光栅配置和对准 Z;i:](  
    ^~dWU>  
     O^.#d  
    4 5e~6",  
    → 查看完整应用使用案例 e(sk[guvX  
     T%Lx%Qn  
    2. 基底处理 CAJ'zA|o  
    _w{Qtj~s|  
     .H|-_~Yx|  
    *hx  
    3. 谐振波导光栅的角响应 .8R@2c`}Cs  
    #R"*c hLV  
     8y L Y  
    Z r8*et  
    4. 谐振波导光栅的角响应 y `UaB3q  
    P?\6@_ Z  
     M7T5 ~/4  
       /(cPfZZ  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 pkzaNY/q  
     zdYjF|  
    1. 用于超短脉冲的光栅 :]KAkhFkbb  
    |N2#ItBbW  
    +R&gqja  
    s#11FfF`  
    →     查看完整应用使用案例     ]`K2 N  
    2 nCA<&  
    2. 设计和建模流程 6t$8M[0-U  
    rH-23S  
     \85i+q:LuA  
     )2.Si#  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 WE?5ehEme  
    tA;}h7/Lc~  
     WJ#[LF!e  
     
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