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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。 *i{Y9f8  
    RW$:9~  
     ;Xvp6.:  
    q .4A(,  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 +;}#B~:  
    k n[Y   
     单光栅分析 SJt<+kg  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 J?UQJ&!@O  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 RP5+d  
    4)>FS'=  
    F}GPZ=T;  
     系统内的光栅建模 P^`duZ{T  
    OS|>t./U  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ^D`v3d  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 3bZIYF2@  
     Wo~vhv$E  
    vIl+#9L0  
     7R#+Le)  
    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。 .`<@m]m-  
     &UCsBqIY  
    3. 系统中的光栅对准 @+F4YJmB?l  
    38DT2<qC  
    f h#C' sn  
     安装光栅堆栈 sVk$x:k1M  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 ,j:|w+l  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 !o=U19)  
     堆栈方向 r0d35  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 |tR OL 9b  
    rNjn~c  
    ?{w3|Ef&  
    uEyH2QO  
    ZOXIT(mg  
     安装光栅堆栈 g,o?q:FL  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 AcI,N~~  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 /xGmg`g<#  
     堆栈方向 I):!`R.,  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 joKIrS0y  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 u]u[(K5F  
    @';B_iQ  
     1&;QyTN  
    -/{ 4Jf Wf  
    f7h*Vu`>  
     横向位置 PHA-9\jC{  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 J_Ltuso  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 [V'QrcCF  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 3d<HN6&U  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 &B! o,qp  
     通过组件定位选项。 [aI]y =v  
    .q&'&~!_  
     (x^BKnZ  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     l]~n3IK"  
    K=!Bh*  
    ,rJXy_  
     单光栅分析 dq[Mj5eC  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 =@k%&* Y?  
     系统内的光栅建模 AU-n&uX  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 b'6- dU%  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 8-y{a.,u.  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 7j nIv];i  
    yG Wnod'  
     vSi_t K4  
    8NaqZ+5x  
    5. 光栅级次通道选择 cUTE$/#s  
    rx (2yf  
    T \w?$ s  
     方向 1x,[6H  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 /mp*>sNr6  
     衍射级次选择 \(t@1]&jw  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 %tG*C,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。 Gmf B  
     备注 el:9wq  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 8]&i-VFof  
    +}f9   
     K&8dA0i2u2  
    3O7!`Nm@  
    6. 光栅的角度响应 _`64gS}^  
    }Tf9S<xpq3  
    wdUBg*X8  
     衍射特性的相关性 Q WMdn  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 [s&$l G!  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 ^pJ!isuqu  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） o] mD"3_  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Qt vYv!  
    a{{g<< H  
     J>u 7,  
    B<C*  
    示例＃1：光栅物体的成像 _/wV;h~R  
     * S=\l@EW  
    1. 摘要 D@!=d@V.  
    i;!H!-sM  
     IpP~Uz  
    ^h{)Gf,+\  
    → 查看完整应用使用案例     'Ysx=  
    rk)##)  
    2. 光栅配置与对准 sg+uBCGB  
       I4&::y^ C  
    >3c@x  
    ezPz<iZ\N  
     z )HD`Ho  
    UKM2AZ0lb  
     uL[.ND2._&  
    3. 光栅级次通道的选择 44-R!  
    7EXI6jGJ|  
     AE} )o)B  
       CZ nOui  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 hUYd0qEbEt  
     %'[&U#-  
    1. 光栅配置和对准 yz0zFfiX  
    Yot?=T};3{  
     Uh][@35 p  
    e^O(e  
    → 查看完整应用使用案例 tO0!5#-VR  
     TC<@e<-%Sq  
    2. 基底处理 A]XZnQ  
    QcgfBsv96  
     y K"kEA[;  
    q `pP$i:  
    3. 谐振波导光栅的角响应 YX` 7Hm,  
    e @IA20  
     e [8LmuIZ  
    gCxAG  
    4. 谐振波导光栅的角响应 /tUy3myJ  
    `\+@Fwfx  
     JJ%ePgWT  
       *k19LI.5  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ai{Sa U  
     S%Us5`sd  
    1. 用于超短脉冲的光栅 yV"ZRrjO'Z  
    e#E2>Bj;  
    '7oA< R  
    v$N|"o""  
    →     查看完整应用使用案例     rta:f800z  
    ]niJG t  
    2. 设计和建模流程 0pbtH8~  
    4T=u`3pD7l  
     Op_RzZP`  
    KG=h&  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 5sb\r,kW  
    E <c9#I=  
     v;0|U:`]  
     
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