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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。 a UAPh  
    srw5&s(3X  
     Fpzps!(;=  
    ePP-&V"`"  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 VfAIx]Fa  
    n*{e0,gp`  
     单光栅分析 v|<Dc8i+  
    −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。 i/NY86A  
    −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。 +^1H tI|y  
    YFy5>*W  
    v%VCFJ  
     系统内的光栅建模 GGo nA  
    =Bu d!  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 o{(-jhR  
    −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。 c{ +Y $  
     0jro0f'  
    :%{MMhb x  
    ?r"m*fY%  
    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。 6,ylk f3  
     %19TJn%J$  
    3. 系统中的光栅对准 #(?EL@5  
    j$4Tot  
    W+Z] Y  
     安装光栅堆栈 vbXuT$  
    −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）。 &D\~-fOGb  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 UW8b(b[-6b  
     堆栈方向 S6*3."Sk  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 = iB0ak  
    {k-GWYFA  
    #f5-f  
    XwOj`N{!H  
    N0,.cd]y`  
     安装光栅堆栈 ;HlVU  
    - 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）。 !ANvXPp  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 SuMK=^>%  
     堆栈方向 6! \a8q'z  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 L0/0<d(K  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 ?dVF@  
    WJ9Jj69  
     x\)0+c~\}x  
    Q|rrbxb  
    H5j~<@STC  
     横向位置 rQC{"hS1  
    −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。 hub1rY|No  
    −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。 ]d&6 ?7 !>  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 cxFfAk\,en  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 />S=Y"a/7  
     通过组件定位选项。 ~Y<x-)R  
    Q+*o-  
    9He>F7J:p'  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     a.L ?J  
    Edj}\e*-J  
    MR=>DcR  
     单光栅分析 w8:~LX.n  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 dW Y0  
     系统内的光栅建模 2~AGOx  
    - 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。 M$dDExd~  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 gm B?L0UV  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 &EYO[~D06  
    7Q7z6p/\v  
     #>g]CRN  
    ev7Y^   
    5. 光栅级次通道选择 y+\nj3v6  
    '9>z4G*Td  
    LGGC=;{}  
     方向 &uI`Xq.  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 dWwh?{n  
     衍射级次选择 id8a#&t]  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 yf(VwU, x  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 ZP61T*n  
     备注 NdZv*  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 %,Xs[[?i  
    QXqBb$AXi,  
     % zHsh  
    ?u{y[pI6  
    6. 光栅的角度响应 fn>MOD!l  
    zFmoo4P/  
    /xj^TyWM  
     衍射特性的相关性 l 3bo  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 T B~C4HK=  
    - 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。 )"s <hR ,  
    - 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） q$7WZ+Y\  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 USy^Y?~ ;  
    3yn>9qt  
     M^DYzJ  
    Wg9q_Ql  
    示例＃1：光栅物体的成像 Eqj&SA  
     xH#R_  
    1. 摘要 z)I.^  
    #Y`GWT1==  
     Vi[* a  
    PB*m D7"  
    → 查看完整应用使用案例     `?{i dg  
    ORHs1/L`j  
    2. 光栅配置与对准 ue@ fry  
       ;2 y3i5^k  
    l?LwQmq6  
    (9$z+Zmm?  
     c,-3+b  
    Cg^=&1 |  
     BWV)> -V  
    3. 光栅级次通道的选择 ZE863M@.  
    ^=Q/ H  
     U0G(  
       MlVN'w  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 Li)rs<IX;m  
     b7 %Z~  
    1. 光栅配置和对准 ,\ [R\s  
    .6z8fjttOC  
     b:VCr^vp  
    N# $ob 9  
    → 查看完整应用使用案例 C)66 ^l!x  
     ZT;$aNy  
    2. 基底处理 CmKbpN*  
    #m [R1G#  
     yXyL,R  
    NN\>( =  
    3. 谐振波导光栅的角响应 g93-2k,  
    } wZ9#Ll  
     .&fG_(6|  
    b8Gu<Q1k  
    4. 谐振波导光栅的角响应 %" kF i  
    %X)w$}WH  
     P]w5`aBM  
       &-M>@BMy  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 %i[G6+-  
     }Fs;sfH  
    1. 用于超短脉冲的光栅 ;Qe-y|>  
    eU/o I}A  
    x-J.*X/aB  
    otTv,T182  
    →     查看完整应用使用案例     3[`/rg,  
    H&0dc.n~.  
    2. 设计和建模流程 |hHj7X <?k  
    !C ]5_  
     x~3N})T5  
    `wIMu$i  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 oihn`DY {  
    !V/Vy/'` *  
     I_ O8 9Sgn  
     
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