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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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    光币
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    光券
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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。 $RH.  
    xU/7}='T  
     s$%t2UaV  
    pfBe24q  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 g.Tc>?~  
    8)lrQvZ  
     单光栅分析 dGyrzuPJ  
    −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。 \sBXS.  
    −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。 dI%?uk  
    1=Z!ZY}}e  
    z$gtGrU  
     系统内的光栅建模 /4*Y#IpZ  
    Brts ig,4  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 >.M>,m\  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 |nCVM\+5T  
     >?Duz+W)  
    6ao~f?JZ  
    iYZn`OAx  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 l`uI K.  
     lD^c_b  
    3. 系统中的光栅对准 ;FQNO:NP  
    vgE -t  
    ^Q6?T(%$  
     安装光栅堆栈 3eg6 CdT  
    −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）。 Lqdapx"Z_  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 T>f6V 5  
     堆栈方向 Ur]/kij  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 br^ A<@,d  
    7Db}bDU1 |  
    h@E7wp1'~  
    (dfC}x(3h  
    MuJP.]5>`  
     安装光栅堆栈 JK`$/l|7  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 uu9IUqEq2  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 l?QA;9_R'  
     堆栈方向 tLi91)oG  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 Gx %=&O  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 #dKy{Q3he  
    &|j0GP&  
     ;yajt\a  
    `Xz!apA  
    C1'y6{,@  
     横向位置 6DU~6c=)  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 \-pqqSy  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 /vq$/  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 | p!($  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 x3g4r_  
     通过组件定位选项。 Vpne-PW  
    "={*0P  
    PtYG%/s  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     pHuR_U5*?  
    }K8e(i6z  
    HCsd$M;Hbv  
     单光栅分析 y>.t[*zT  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 5JhvYsf3_  
     系统内的光栅建模 JO*/UC>"  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。  z3]W #  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 ?m5E Xe  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ]Zt]wnL+  
     63 'X#S  
     )=sbrCl,C/  
    V*ao@;sD  
    5. 光栅级次通道选择  od{\z  
    ,#FP]$FK  
    PxgJ7d  
     方向 5@%.wb4  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 $'I&u  
     衍射级次选择 9@ YKx0  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ff5 gE'  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 ^~I@]5Pq  
     备注 8 eK8-R$  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 5L:-Xr{  
    ^ZO! (  
     Gc"hU:m  
    WB?HY?[r  
    6. 光栅的角度响应 .=9WY_@SZ  
    ;:j1FOj  
    zxx\jpBBk  
     衍射特性的相关性 |dqHpogh  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 OtoM  
    - 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。 vjS=ZinN"  
    - 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） +^lB"OcOX@  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 (bQ3:%nD  
    0W}qp?  
     ('SId@  
    ?*yyne  
    示例＃1：光栅物体的成像 G/Nc@XG\  
     \?>M?6D  
    1. 摘要 7jIBE  
    ^L5-2;s<U'  
     n'v\2(&uYN  
    jtlRom}  
    → 查看完整应用使用案例     jOVF+9M  
    ~<f[7dBv  
    2. 光栅配置与对准 Mn(iAsg  
       '"fJA/O  
    itP`{[  
    gr SF}y!3  
     ^APtV6g  
    q50F!yHC-  
     <kdlXS>J.  
    3. 光栅级次通道的选择 s@ r{TXEn  
    4lB??`UN  
     bO2?DszT5  
       WN+i3hC  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 N o6!gZ1  
     ,< x/  
    1. 光栅配置和对准 )^ Y+Vn  
    B6Kl_~gT  
     "vSKj/]  
    s:}? rSI  
    → 查看完整应用使用案例 ^sD M>OHp  
     C)z4Cn9#  
    2. 基底处理 ? +L,  
    nf0u:M"fm  
     )Xjn:  
    &\N>N7/1  
    3. 谐振波导光栅的角响应 t`"m@  
    ={ )85N  
     JP5e=Z<  
    Lj3o-@\*j  
    4. 谐振波导光栅的角响应 x/umwT,ov  
    D#b*M)X"  
     \;)g<TwL  
       E7fQ9]  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 a)JXxst  
     =Z  
    1. 用于超短脉冲的光栅 0I)$!1~O)  
    W5 F\e[Ax5  
    e{5?+6KH  
    P9bM+@5e  
    →     查看完整应用使用案例     2|,L 9  
    :3n@].  
    2. 设计和建模流程 v.Ba  
    {*7MT}{(  
     Q v9q~l  
    2'Dl$DH  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 :+,;5  
    U=.PL\  
     Cg): Q8  
     
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