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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。 H&03>.b  
    {t=Nnc15K  
     IN%>46e`  
    Y~vTFOI  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 3$Is==>7  
    h.?[1hT4R  
     单光栅分析 ]Rj"/(X,  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 v,D_^?]@  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 Y43#];  
    mCz6&  
    fwq|8^S@  
     系统内的光栅建模 (|[3/_!;v  
    vj^U F(X  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 5z]dA~;*2  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 [CUJA  
     %x927I>  
    dX$])b_Uw  
    xJ"Zg]d{  
    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。 25ayYO%PTc  
     -:~`g*3#  
    3. 系统中的光栅对准 8m1zL[.8g  
    x.^vWka(  
    6VE >$`m  
     安装光栅堆栈 ,gOQI S56  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 }oN(nPxv9  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 J.nVEqLZ  
     堆栈方向 /GXO2zO  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 BphF+'CM  
    =TP>Y"  
    P9>C!0 -x  
    )/U1; O  
    Dq?2mXOqD  
     安装光栅堆栈 u}:O[DG  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 kyjH~mK4  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 0ay!tS dN  
     堆栈方向 p|FX_4RjX  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 ?Tl@e   
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 E1C8yIF  
    9<M$j x)  
     K%gFD?{^q  
    7 %|>7  
    As\5Ze9|  
     横向位置 3LxJ}>]TO  
    −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。 W" !amMQ  
    −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。 9@1W=sl  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 v8@dvT<  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 +,-r b  
     通过组件定位选项。 zh.c_>jS  
    Yq Fzbm{\  
    @TprS d  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     amSyGQ2  
    :$tW9*\KY  
    Y{yr-E #~M  
     单光栅分析 CS{9|FNz  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 GMNb;D(>K  
     系统内的光栅建模 ?qbp  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 C IDL{i8  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 KCT8Q!\  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 I;v`o{  
    V[mQ;:=  
     :A'!u r=\  
    0?7uqS#L  
    5. 光栅级次通道选择 )2$_:Ek  
    o{he) r6)_  
    {_~G+rqY  
     方向 %:,=J  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 z3C^L  
     衍射级次选择 nKO&ffb'<  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 %_[-[t3  
    - 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。 J:u|8>;  
     备注 @ 7?_Yw  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 RI(uG-Y  
    SRTpE,  
     [:QMnJ  
    "(N HA+s/  
    6. 光栅的角度响应 j vV8`BQ{  
    &~%@QC/  
    r$F]e]Ic\  
     衍射特性的相关性 .vv*bx   
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 #$w#"Nr9k  
    - 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。 %RN-J*s]  
    - 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） /pU6trIM  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 lnDDFsA  
    [&CM-` N  
     Q 8rtZ  
    Oi0;.< kX  
    示例＃1：光栅物体的成像 +V@=G &Ou0  
     ;}~=W!yz  
    1. 摘要 "Y!dn|3  
    $vBU}~l7  
     .=yus[,~  
    .Y|\7%(  
    → 查看完整应用使用案例     5E!m! nBZ  
    'j_H{kQy  
    2. 光栅配置与对准 {^W,e ^:  
       [kOA+\v  
    zy[=OX+  
    |T_Pz& -  
     $3'+V_CZ3  
    u-{l,p_H  
     fmJWd|  
    3. 光栅级次通道的选择 X~he36-+<  
    :BX{ *P  
     -o_T C  
       CFm1c1%Hg  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 D:E~yh)$-  
     0f%:OU5Y  
    1. 光栅配置和对准 X`n0b<  
    <83gn :$  
     9.zQ<k2  
    L~{Vt~H9"  
    → 查看完整应用使用案例 DBBBpb~~  
     9ET+k(wI@  
    2. 基底处理 {p|%hhTK%  
    B  bw1k  
     y8vH?^:%<  
    0;v~5|r  
    3. 谐振波导光栅的角响应 Ue#yDTjc  
    q#&#*6 )B  
     uq4s bkP  
    4E-A@FR  
    4. 谐振波导光栅的角响应 =>0M3 Qh{  
    I'9s=~VfY,  
     0?us]lx  
       ZQ9oZHUm  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 )H9*NB8%  
     iM|"H..  
    1. 用于超短脉冲的光栅 U|7Qw|I7  
    2nU NI U  
    @xm~T|[7  
    Ws*PMK.0  
    →     查看完整应用使用案例     o,Zng4NY  
    2c~?UK[1  
    2. 设计和建模流程 s#4ew}  
    )L<?g !j~  
     L-C/Luws  
    4A/,X>W61  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 2^ bpH%  
    ' ?G[T28  
     3y=<w|4F  
     
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