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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。 LuR,f"%2  
    D?~8za`5  
     )-Ej5'iHr  
    aYn8 ^  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 WKr X,GF  
    SVa6V}"Iv  
     单光栅分析 'q>2t}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。 ExSO|g]%  
    −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。 >tG+?Y'{  
    R//$r%a  
    TZ;p0^(  
     系统内的光栅建模 7 uMd ZpD  
    :s-o0$PlJ  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 DY{cQb  
    −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。 nRb^<cZf  
     Nwc!r (  
    6yu]GK} es  
    sp QLG_o,J  
    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。 {SZ% Xbo  
     D6~+Y~R  
    3. 系统中的光栅对准 ~P-*}q2J  
    {ub/3Uh  
    EPX8Wwf  
     安装光栅堆栈 joa5|t!D9  
    −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）。 dQgk.k  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 xM s]Hs  
     堆栈方向 J4 tcQ  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 L{ho*^b  
    r]P,9  
    =q(GHg;'  
    ~u&|G$1!0  
    \aP6_g:N}  
     安装光栅堆栈 ciMM^ZRIb  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 ;pJ2V2 g8  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 RGD]8 mw  
     堆栈方向 m-V02's  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 k$Rnj`*^  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 gVU1Y6.  
    7S$&S;  
     Ybg- "w  
    oc{EuW{Ag  
    !EF(*~r!9L  
     横向位置 ]Z4zF"@  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 E-ZRG!)[v  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 ~V)?>)T  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 n&-496H  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ,xths3.K  
     通过组件定位选项。 1;| LI?  
    ?4z8)E9Ju  
    !q4x~G0d  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     XidxNPz0^  
    o%y;(|4t >  
    LD(C\  
     单光栅分析 Vf-5&S&9  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 0O2n/`'  
     系统内的光栅建模 znZ7*S >6\  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 y/_wx(2  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 v })Q  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 {<w +3Va  
    AxCI 0  
     ivrXwZ7jT  
    :WXf.+IA  
    5. 光栅级次通道选择 x:5dC I  
    FN )d1q(~  
    I__4I{nI  
     方向 _$/ +D:K  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 noA-)  
     衍射级次选择 ua 8m;>R  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 S|R|]J|  
    - 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。 ;vO@m!h}U  
     备注 iRV ;Fks  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 3vJ12=  
    mVm4fHEYwU  
     J\W-dI  
    Q e1oT)  
    6. 光栅的角度响应 "S(X[Y'  
    C|z%P}u#p  
    r(uP!n1+  
     衍射特性的相关性 R Td^ImV  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 "D> ]ES%5  
    - 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。 R]b! $6Lt  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） ]TK=>;&  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 )&Z>@S^  
    T!( 4QRh[  
     vC9@,[  
    <jd/t19DB  
    示例＃1：光栅物体的成像 rFXSO=P?Z  
     n@B{vyy  
    1. 摘要 rveVCTbC  
    Ao`_",E  
     sQk|I x  
    e)pTC97^L  
    → 查看完整应用使用案例     Uu2N9.5  
    mC(u2  
    2. 光栅配置与对准 l]vohLz 3!  
       %yw=[]Vjze  
    ;?im(9h"v!  
    pv$tTWk  
     1*R_"#  
    U6i~A9;  
     \JU ~k5j  
    3. 光栅级次通道的选择 sC6r.@[u8t  
    P06 . 1  
     ZDlu1>Q  
       |[wyc!nY).  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 A#:8X1w  
     /Nqrvy=  
    1. 光栅配置和对准 ^_w*XV  
    ]N\6h(**wy  
     -c$z 2Q)  
    Fg@ ACv'@  
    → 查看完整应用使用案例 U+!UL5k  
     3LfTGO  
    2. 基底处理 XIN5a~[z*  
    LV=^jsQ5  
     >40 GP#Vz  
    Rkr^Z?/GH  
    3. 谐振波导光栅的角响应 1E^{B8cm  
    }wkaQQh  
     n `#+L~X  
    El1:?4;  
    4. 谐振波导光栅的角响应 z[FI2jl  
    gN\*Y  
     +QupM  
       gL,"ef+nM  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Cji#?!Ra?  
     $:]tcY-L9  
    1. 用于超短脉冲的光栅 7BrV<)ih{*  
    _s@bz|yqw  
    5^o3y.J?P  
    iiehrK&T !  
    →     查看完整应用使用案例     !SN WB  
    %30T{n:  
    2. 设计和建模流程 9g+UJ\u^  
    >~>{;Wq(p+  
     7n<#y;wo  
    xrX?ZJ  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 /9TL&_A-T  
    IE@ z@+\(  
     &V FjH W  
     
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