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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。 m[~y@7AK<  
    8e1UmM[  
     EE06h-ns  
    #A JDWelD  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 }C"%p8=HM  
    :!WHFB o 8  
     单光栅分析 z]_wjYn Z  
    −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。 Nk? ^1n$  
    −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。 $ r@zs'N  
    iL-(O;n  
    *&^Pj%DX  
     系统内的光栅建模 R'as0 u\  
    BYL)nCc  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ,~N/- 5  
    −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。 On9A U:\  
     4DI8s4fi  
    k8&;lgO '  
    +>6iYUa  
    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。 P64PPbP  
     XpB_N{v9w  
    3. 系统中的光栅对准 Tztu}t]N  
    _{YWXRC#  
    l *(8i ^  
     安装光栅堆栈 @zW]2 c  
    −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）。 N2^=E1|_  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 'T*&'RQr  
     堆栈方向 _7Ju  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 99e.n0  
    S6Q  
    p_gm3Q  
    24 'J  
    XPXIg  
     安装光栅堆栈 r= `Jn6@  
    - 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）。 _Eo[7V{NY  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 {T$9?`h~M  
     堆栈方向 $f <(NM6?  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 MS~(D.@ZS  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 RLjc&WhzXu  
    iy.p n  
     i+ ?^8#  
    gV's=cQ  
    HmGWht6R  
     横向位置 Uiw2oi&_  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 K<3A1'_  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 t\dN DS  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 @Md/Q~>  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 w3ResQ   
     通过组件定位选项。 ~g]Vw4pv  
    e'NJnPO  
    0*3R=7_},o  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     _`j7clEz  
    n:?a$Ldgm  
    Woy m/[i  
     单光栅分析 PO: {t  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 A:%`wX}  
     系统内的光栅建模 Q->sV$^=T  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 -$ls(oot  
    - 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。 y'q$ |  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 W:2( .?  
    +5*95-;0  
     `Y$4 H,8L  
    *Hn8)x}E  
    5. 光栅级次通道选择 `4J$Et%S  
    %$Tji  
    h7Kzq{$  
     方向 tXs\R(?T  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 m+[Ux{$  
     衍射级次选择 IFL*kB   
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ydA8wL  
    - 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。 &K#M*B ,*p  
     备注 ~qKY) "gG  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 U?Zq6_M&  
    PJ%C N(0  
     1.GQau~  
    aeJHMHFc  
    6. 光栅的角度响应 B~ GbF*j  
    M5X&}cN6  
    /$?}Y L,  
     衍射特性的相关性 kgP0x-Ap  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 )7Wf@@R'F  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 IOmfF[  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） pz*3N  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 G5 WVr$  
    R__OP`!  
     ^jZbo {  
    "ze|W\Bv!  
    示例＃1：光栅物体的成像 "<1{9  
     VlsnL8DV  
    1. 摘要 #q=Efn'  
    0'C1YvF  
     Ve; n}mJ?  
    ;4|15S  
    → 查看完整应用使用案例     q>+k@>bk @  
    m-#2n? z-  
    2. 光栅配置与对准 sDlO#  
       K w ]=  
    8(~ h"]`!  
    /nA{#HY  
     bROLOf4S  
    \_f(M|  
     T(Eugl"  
    3. 光栅级次通道的选择 )3EY;  
    w<(pl%  
     !Wnb|=j  
       vA8nvoi  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 OQJ6e:BGt  
     ukyZes8o K  
    1. 光栅配置和对准 e(t\g^X  
    H**Xu;/5@  
     lt8|9"9<  
    XW] tnrs  
    → 查看完整应用使用案例 k5pN  
     YIYmiv5  
    2. 基底处理 UP,c|  
    DB}eA N/  
     u'BaKWPS  
    _q-*7hCQ`  
    3. 谐振波导光栅的角响应 U>N1Od4vTO  
    xwo<' xT  
     y}|s&4Sq  
    fNFY$:4X  
    4. 谐振波导光栅的角响应 +CNv l  
    oCz/HQoBk  
     }BP;1y6-r  
       4.t-i5  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 9\7en%(M  
     C?eH]hkZ3  
    1. 用于超短脉冲的光栅 N~'c_l  
    N(yz k_~  
    _oeS Uzq.  
    sQZhXaMa $  
    →     查看完整应用使用案例     fz "Y CHe  
    o66}yJzmD  
    2. 设计和建模流程 WH^%:4  
    Z7Hbj!d/Sz  
     + {'.7#  
    {)sdiE  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 VI *$em O0  
    Z *x'+X  
     7@W>E;go  
     
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