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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。 #@8JYzMq%  
    U^ Ulj/%6  
     >8=rD  
    3Sl2c  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 l2 mO{'|C  
    rls\3 R(jt  
     单光栅分析 |]+PDc%  
    −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。 Jx3fS2  
    −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。 ;wKsi_``@  
    2YhtD A  
    ,;k`N`#'  
     系统内的光栅建模 >A ?{cbJ  
    1`v$R0 `!  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 8XhGo2zf  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 (hn;C>B  
     -EIfuh  
    8}>s{u;W  
    D+('1E?  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 +p):   
     &T2qi'  
    3. 系统中的光栅对准 (c|Ry[$|  
    %h "%G=:  
    +xn59V  
     安装光栅堆栈 _>4Qh#6K  
    −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）。 }/g1s71  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 _(0GAz%9  
     堆栈方向 C[s='v~}  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 D9;s%  
    M.0N`NmS  
    X].Igb)2  
    =x5k5NIF  
    6y   
     安装光栅堆栈 cC7&]2X +f  
    - 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）。 I W5N^J  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 .$N8cYu0  
     堆栈方向 R~H+.Vh  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 A`ScAzx5{  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 sQgJ`+Y8_  
    H0?Vq8I?  
     ,@r 0-gL  
    ;`:A(yN]T  
    %w#8t#[,6  
     横向位置 7xoq:oP-}N  
    −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。 %hV]vm  
    −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。 Dio9'&DtC  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 3&"+)*/ m  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 thrv_^A  
     通过组件定位选项。  PpWdZ  
    *!&,)''  
    8Q\ T,C  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     vCsJnKqK  
    }-2U,Xg[  
    pu,|_N[xq8  
     单光栅分析 +puF0]TR,i  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 RE.t<VasP  
     系统内的光栅建模 ]D&\|,,(  
    - 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。 .BrYz:#A  
    - 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。 ;QqC c!b  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 p n(y4we  
    #bmbK{[  
     #Z1 <lAy  
    8 GW0w  
    5. 光栅级次通道选择 $[{YE[a  
    V6 uh'2  
    @JU Xp  
     方向 ) $=!e%{  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 E4qQ  
     衍射级次选择 e(Y5OTus  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 !1[ZfTX^a  
    - 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。 +~za6  
     备注 zp:EssO=Q  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 $3yn-'o'A  
    (%SKTM  
     X^7n/|%*.  
    :[!b";pR  
    6. 光栅的角度响应 iKA}??5e  
    _<6B.{$\7m  
    a&%v^r[  
     衍射特性的相关性 OXD*ZKi8  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ]3I@5}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。 a|kEza,]  
    - 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） }-T :   
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 gX;)A|9e  
    ]@ N::!m  
     xy+hrbD)j  
    't'2z  
    示例＃1：光栅物体的成像 \fJ _,  
     (R-(  
    1. 摘要 \VHRI<$+5  
    .'zcD^  
     jYE ?wc+FT  
    ^|ul3_'?  
    → 查看完整应用使用案例     \vF*n Z5/  
    ~%QI#s?|  
    2. 光栅配置与对准 UYvdzCUh  
       Hl=M{)q@   
    3h**y %^  
    @|d+T"f  
     ChRCsu~  
    rH9[x8e  
     k]~|!`  
    3. 光栅级次通道的选择 &FY7 D<  
    *  \%b1  
     :[?65q{  
       i9v|*ZM"  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 *_/n$& I%&  
     a 3C\?5  
    1. 光栅配置和对准 nJcY>Rp?  
    yt#~n _  
     "HtaJVp//  
    {C5-M!D{<  
    → 查看完整应用使用案例 "Zu>cbE  
     tb;u%{S  
    2. 基底处理 1-}M5]Y  
    O7z5,-  
     g<^-[w4/  
    Y} crE/  
    3. 谐振波导光栅的角响应 lX/:e=  
    A9o"L.o)  
     '4,>#D8@O  
    oD=+  
    4. 谐振波导光栅的角响应 ^c?$$Tq  
    O:jaA3  
     epG!V#I  
       `qhZZ{s)1U  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Pa-{bhllu)  
     Y InPmR  
    1. 用于超短脉冲的光栅 ky I~  
    ?<U">8cP  
    L16">,5  
    1ZO/R%[  
    →     查看完整应用使用案例     V-x/lo]Co  
    q+W* ?a)  
    2. 设计和建模流程 lf}%^od~6  
    *Ke\Yb  
     {QVs[ J1  
    'wVi>{?  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 .4XX )f5  
    ZiC~8p_f  
     ='Yg^:n  
     
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