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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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    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。 " ;_bB"q*  
    2f9~:.NgF  
     'Cd8l#z7  
    IsxPm9P2<  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 "^u  
    LyH8T'C~  
     单光栅分析 ,UopGlA ,  
    −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。 *v)JX _  
    −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。 6Xb\a^ q  
    =G]} L<  
    FY)vrM*yh  
     系统内的光栅建模 Q:& ,8h[  
    D|/Azy.[  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 <mjH#aSy  
    −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。 \:mx Ri  
     VI,z7 \  
    yw^t6E  
    %H75u 6  
    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。 B(w k $2  
     <?kr"[cQeP  
    3. 系统中的光栅对准 HK) $ls  
    I~\j%zD  
    .\= GfF'  
     安装光栅堆栈 gRIRc4p  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 IzF7W?k  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ;X<#y2`  
     堆栈方向 2hdi)C,7Y  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 qUA&XUJ  
    Vh$~]>t:f  
    ?`V%[~4_I  
    E#JDbV1AC  
    rV d(H  
     安装光栅堆栈 IE.JIi^w  
    - 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）。 )28Jz6.I  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 Idop!b5!  
     堆栈方向 ~z#Faed=a  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 ?6+GE_VZ  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 Rcs7 'q5  
    +6@".<  
     >DVjO9Kf  
    pj;cL ]L  
    AX}l~ sv  
     横向位置 9-[g/qrF  
    −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。 ]^$&Ejpe#  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 A1e|Y  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 CT+pkNC  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 4N& VT"  
     通过组件定位选项。 G 5w:  
    \g< M\3f  
    J @C8;]  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     XFeHkU`C  
    s`GwRH<#  
    @;2,TY>Di  
     单光栅分析 J7W]Str  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 YQe9g>G&  
     系统内的光栅建模 mG@xehH  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 vS%o>"P  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 jjL(=n<J<"  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 W4Rs9NA}  
    ' Z:FGSwT  
     ]n1@!qa48  
    = zW}vm }  
    5. 光栅级次通道选择 'qwFVP  
    G/>upnA{w  
    'hfQ4EN  
     方向 fw kX-ON  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Z12-Vps  
     衍射级次选择 &dp<i[ec^  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 uoR_/vol8  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 ?RJ ) u  
     备注 L^uO.eI"m  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 PCDsj_e  
    LPX@oha  
     zC #[  
    GhpVi<FL  
    6. 光栅的角度响应 /=&HunaxI  
    W- 5Z"m1I  
     +LeZjA[  
     衍射特性的相关性 e2CjZ"C  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 F+ qRC_C>O  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 #8iRWm0*6  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） p&~8N#I#  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 8gWifx #N  
    b!Pz~faXD  
     <seb,> :  
    Y ]&D;w  
    示例＃1：光栅物体的成像 tQE=c 7/M  
     =EwC6+8*M  
    1. 摘要 C1_':-4  
    k"X<gA  
     b$\3Y'":  
    5:v"^"Sz  
    → 查看完整应用使用案例     NF+^  
    r(-`b8ZE  
    2. 光栅配置与对准 GyQu?`  
       _tDSG]  
    6qg_&woJ3  
    l2Z!;Wm(  
     21i?$ uU  
    fvnj:3RK  
     w6 0I;.hy  
    3. 光栅级次通道的选择 H:byCFN-  
    at"-X?`d  
     YLs%u=e($  
       TpXbJ]o9  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 .`qw8e}y#'  
     OXc!^2 ^  
    1. 光栅配置和对准 [yj-4v%u`  
    VBV y3fnj  
     .: gZ*ks~  
    kU^*hd ]  
    → 查看完整应用使用案例 OSACH0h  
     uFPJ}m[>5  
    2. 基底处理 _"Yi>.{]  
    l]tda(  
     ;s{k32e  
    sk* AlSlM  
    3. 谐振波导光栅的角响应 W$&{jr-p  
    2_i/ F)W  
     }>~';l  
    vzDoF0Ts*p  
    4. 谐振波导光栅的角响应 aVTTpMY  
    oAaUXkQE  
     T^FeahA7;  
       ,pfHNK-u  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 *$+k-BV  
     UC&f  
    1. 用于超短脉冲的光栅  %T9'dcM  
    IJX75hE0g  
    G-FeDP  
    MP"Pqt  
    →     查看完整应用使用案例     tx0`#x  
    +<qmVW^X  
    2. 设计和建模流程 D}4*Il?  
    { |dU|h  
     e'%"G{(D  
    4rX jso|  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 qu>5 rg-  
    ;&="aD  
     fd Vye|%  
     
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