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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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    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。 [bIR$c[G  
    V/@?KC0B5  
     yccF#zU  
    QZ:xG:qyk;  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 m=.}}DcSs  
    8/16<yZ  
     单光栅分析 !v`C-1}70  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 Wgr`)D  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 Mq [|w2.  
    n"P29"  
    3Hg}G#]WS  
     系统内的光栅建模 !(L\X'jH  
    JRT,%;*,  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 -g`3;1EV^  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 \'AS@L"Wj^  
     v *UJ4r  
    RxZ#`$F  
    x-3!sf@  
    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。 {6uhUb  
     XnCrxj  
    3. 系统中的光栅对准 :lGH31GG  
    8fI&-uP{g  
    HGJfj*JH  
     安装光栅堆栈 4X^{aIlshk  
    −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）。 Ml Bw=Nr  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 sHwn,4|iY  
     堆栈方向 tm[e?+Iq  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 o"5[~$O  
    Q[U_ 0O,A9  
    Nr(3!-  
    @T6Z3Zj}  
    Gd08RW  
     安装光栅堆栈 FID4@--  
    - 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）。 >tFv&1iR  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ^& R H]q  
     堆栈方向 ^twJNm{99  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。  iNxuQ7~  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 EE<^q?[3^  
    5_}e?T&s  
     G',*"mZQ[  
    0-9.u`)#yu  
    l*+5WrOS  
     横向位置 *~0Ko{Avc  
    −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。 w_sA8B  
    −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。 %^C.e*  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 .}V&*-ep  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 =:;KY uTr  
     通过组件定位选项。 8% ;K#,>  
    5v uB87`  
    ~il{6Z+#n  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     lv* fK  
    3nJd0E  
    xa?#wY b  
     单光栅分析 x`#|8  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 b35Z1sfD j  
     系统内的光栅建模 S _B $-H|  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 ^S'#)H-8C3  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 W"@FRWcd  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 xq2 ,S  
     / hl:p  
     -q-/0d<l  
    Q.8)_w  
    5. 光栅级次通道选择 jr9/  
    X@[)jWs  
    rkW2_UTZE  
     方向 q Pc"A!-i  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 4&+;n[D  
     衍射级次选择 aB(6yBBoxj  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 > WsRCBA  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 E|aPkq]  
     备注 8jnz;;|  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 5$T>noD  
    | Ts0h?"a  
     N1LZXXY{  
    "^~>aVuXf  
    6. 光栅的角度响应 t1I` n(]n  
    ET&Q}UOE  
    @?w8XHEa|  
     衍射特性的相关性 a^*@j:[  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 e(^\0=u<  
    - 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。 & m'ttUG?  
    - 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） p$5+^x'(  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 =H F||p@  
    S&C  
     Use`E  
    D&xb tJd  
    示例＃1：光栅物体的成像 9\|n2$H:  
     u,d@ oF(=  
    1. 摘要 qGE?[\t[6  
    }- Jw"|^W  
     `z=I}6){  
    #NAlje(7  
    → 查看完整应用使用案例     `dYM+ jpa  
    "))G|+tz  
    2. 光栅配置与对准 r2EIhaGF;  
       ?\QEK  
     [>'P  
    0.^9)v*i  
     n%Vt r  
    0aMw  
     Ba$Ibq,r/  
    3. 光栅级次通道的选择 GHMoT  
    g2=5IU<  
     #Fua^]n  
       ? U:LAub  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 V4RtH  
     2Et7o/\<  
    1. 光栅配置和对准 x}.Q9L  
    :eK;:pN  
     *{]9e\DF  
    V}l >p?  
    → 查看完整应用使用案例 QY,.|  
     |(e`V  
    2. 基底处理 3f`+ -&|M  
    .TN9N  
     |M?yCo  
    #L-3eW=f  
    3. 谐振波导光栅的角响应 F<y5zqGy@  
    \ORNOX:  
     =TDK$Ek  
    ]_S&8F}|  
    4. 谐振波导光栅的角响应 D?u*^?a2  
    M]?#]3XBNo  
     aDx{Q&  
       Ks.pb !r  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 K8.=bGyg  
     "}i\" x;s  
    1. 用于超短脉冲的光栅 ;as4EqiK  
    llbj-9OZL  
    8v6YOG"b q  
    af]&3(33  
    →     查看完整应用使用案例     &v+8RY^F=  
    jUq^$+N  
    2. 设计和建模流程 xf8C$|,  
    Aw )='&;^z  
     klG]PUzd  
    }bG|(Wp9  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 @Z.s:FV[  
    (m[]A&u  
     Ed3 *fY  
     
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