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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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    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。 c5jd q[0  
    7<'4WHi;@s  
     Sk'S`vH  
    I eQF+Xz  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 wZ^ 7#yX>  
    U ?%1:-#F  
     单光栅分析 [CCj5N1/  
    −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。 K1vm [Ne  
    −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。 d=q&UCC  
    <($'jlZ  
    P^1+;dL,D  
     系统内的光栅建模 evbqBb21b  
    6NvdFss'A{  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 pi'w40!:  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 FIB 9W@oao  
     uk8vecj  
    FG?69b>  
    L(a){<c  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 K):MT[/"  
     e``X6=rcG  
    3. 系统中的光栅对准 rPk=9I  
    H;&^A5  
    ciq'fy  
     安装光栅堆栈 ac/=%om8u  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 "IK QFt'  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 b r"4 7i  
     堆栈方向 8veYs`  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Jgf73IX[  
    ~AD%aHR  
    UuNcBzB2d  
    kJ;fA|(I  
    Nb))_+/  
     安装光栅堆栈 sj)$o94=  
    - 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）。 WVP^C71  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 R\L0   
     堆栈方向 +m> %(?=A  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 E(5'vr0  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 y~&R(x~w  
    :r<uH6x|  
     [OH9/ "  
    '>GZB  
    qRD]Q  
     横向位置 1gq(s2izy  
    −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。 '?q \mi  
    −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。 \]uo^@$bm  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 1 LgzqRq  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 O23dtH  
     通过组件定位选项。 !'4HUB>+  
    0>uMR{ #  
    MX=mGfoa  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     n4albG4  
    E^I|%F  
    W9!EjXg  
     单光栅分析 [")3c)OH|  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 @O;gKFx  
     系统内的光栅建模 z|VQp,ra  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 _uvRC+~R  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 QEl:>HG  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 4g}eqW  
    NJEubC?  
     mk)F3[ ke  
    vOb=>  
    5. 光栅级次通道选择 F_m[EB  
    9=(*#gRd  
     ~ccwu  
     方向 ]fN\LY6p  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 83"Vh$&  
     衍射级次选择 /65ddt  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 (T1)7%Xs  
    - 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。 b%w?YR   
     备注 [m>kOv6>^  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 _Y7uM6HL\  
    l{:7*U{d  
     3JB?G>\!  
    }i32  
    6. 光栅的角度响应 B~/:["zTh&  
    beLT4~Z=  
    :iWW2fY  
     衍射特性的相关性 JXG%Cx!2}  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 jhd&\z-  
    - 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。 C_SJ4Sh  
    - 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） HZp}<7NR(7  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 2}Ga   
    aCu 8 D!  
     K{eq'F5M  
    Ga5O&`h  
    示例＃1：光栅物体的成像 N5>ioJj  
     D0'L  
    1. 摘要 0n5{Wr$  
    :'*;>P .(  
     jf_xm=n  
    uJQ#l\t  
    → 查看完整应用使用案例     sW'SR  
    7Y`/w$  
    2. 光栅配置与对准 2!Bjs?K<bv  
       fi5x0El  
    D%L}vugxK  
    inO)Y]|f  
     UY@^KT]  
    fq-zgqF<  
     B d#D*"gx  
    3. 光栅级次通道的选择 7(RtPL pZ  
    \-X Qo  
     jH+ddBVA  
       OEz'&))J  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 dso6ZRx  
      4x.1J  
    1. 光栅配置和对准 84xA/BRW  
    }m!L2iK4qk  
     H/qv%!/o  
    U?vG?{A  
    → 查看完整应用使用案例 ZE+VLV v  
     HYd&.*41rE  
    2. 基底处理 ;?-A 4!V,  
    ZCdlTdY   
     F:p'%#3rU/  
    /oA=6N#j  
    3. 谐振波导光栅的角响应 (o+(YV^  
    74Fv9  
     du,mbTQib  
    2~yYwX  
    4. 谐振波导光栅的角响应 L'=mDb  
    ]: VR3e"H  
     ${(c `X  
       xvx5@lx  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 d D%Sbb  
     "pQFIV,  
    1. 用于超短脉冲的光栅 ^T(v4'7  
    xqP DL9\  
    O+8]y4%5  
    \6]Uj+  
    →     查看完整应用使用案例     QqpXUyHp[  
    0l.\KF  
    2. 设计和建模流程 3>Ne_kY  
    dRl*rP/  
     X\\c=[#8-  
    N*Is_V\R  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 lCyBdY9n  
    =f FTi1]/h  
     Y~FN` =O  
     
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