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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2022-10-19
    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。 b>]UNf"-  
    O&sUPv  
    &{q<  
    EyHL&  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 *+(eH#_2/  
    KN&|&51p}  
     单光栅分析 T8^l}Y B  
    −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。 [E/. r{S  
    −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。 Kd\d>&b  
    kx;7/fH  
    )1 QOA  
     系统内的光栅建模 PKd'lo  
    V."cmtf  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ;p87^:  
    −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。 K5z<n0X ~  
    wUL 5"\  
    v^ v \6uEP  
         u95D0S  
    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。 &q M8)2Y  
    ^1<i7u  
    3. 系统中的光栅对准 3J8M0W   
     QB !%  
    lqa~ZF*  
     安装光栅堆栈 40z1Qkmaey  
    −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）。 C=2DxdZG  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 G-,0mo  
     堆栈方向 xrI9t?QaCb  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 KOoV'YSC[(  
    3Bcv"O,B!{  
    CWJN{  
    #o,FVYYj  
    GL,[32~C  
     安装光栅堆栈- 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）。 jv6>7@<G  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 Sggl*V/q  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 h")7kjM  
    qn'TIE.  
    "<f?.l\+  
    ZE1${QFkG  
    C0 /G1\  
     横向位置 J*m7 d4^  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 SLp nVD:'1  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 s3'kzwX  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 JIqg[Mao  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 `?f<hIJoz  
     通过组件定位选项。 D *IeG>%  
    aOQT-C[ O  
    \HQ.Pwr 6  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 FlY"OU*  
    ,?`kYPZ  
    I3}]MAE  
     单光栅分析 ` k(Q:  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 =W>a~e]/  
     系统内的光栅建模 `cIeqp  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 CrG!8}  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 t:xTmK&vt  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 O^ 5C  
    ZI8@ 6L\  
    ^(@]5$^Z  
    {xOzxLB;  
    5. 光栅级次通道选择 Ps;4]=c  
    Kaaz,C.$^  
    LabI5+g  
     方向 ~yV?*"Hi  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 d/awQXKe7  
     衍射级次选择 oel?we6  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ^NM>x Ienf  
    - 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。 5 +j):_  
     备注 !|z!e>0  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ed`7GZB  
    BB ::zBg  
    g>`D!n::n  
    1]vDM&9  
    6. 光栅的角度响应 c?aOX/C'  
    Ekh)l0 l  
    S,f#g?V  
     衍射特性的相关性 /gex0 w  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 z46Sh&+  
    - 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。 oq b(w+<  
    - 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） !lA~;F  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 U-U(_W5&  
    VuN#j<H  
    e AaS }g 0  
    ;ZMIYFXRqh  
    示例＃1：光栅物体的成像 fu-,<m{  
    Y"nz l]T  
    1. 摘要 J4 U]_|  
    M a3}w-=;  
     3II*NANeg  
    -Rr !J37  
    dP>FXgY  
    D=Yr/qc?  
    {A5$8)nl|  
    2. 光栅配置与对准 )n[=)"rf  
       (m=1yj9  
    U!E}(9 tb  
    _::ssnG3jT  
     Der'45]*^  
    ic l]H  
         B@ ms Gb C  
    3. 光栅级次通道的选择 x5rLGt  
    rEbH< |  
     s0 Z)BR #  
       +rhBC V  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 G|||.B 8  
    "D KrQ,L  
    1. 光栅配置和对准 LvZ',u}  
    {.DY\;Q  
     <Q`3;ca^  
    ou`KkY||  
    8U7d d[  
    s I09X6)  
    2. 基底处理 Y0m?ZVt  
    rhly.f7N=A  
     ]v?jfy  
    "" _B3'  
    3. 谐振波导光栅的角响应 `0MQL@B  
    '/AX 'U8Y  
     d>Nh<PqH6  
    c6y>]8_  
    4. 谐振波导光栅的角响应 <P@O{Xi+K  
    {) sE;p-  
     7KJ0>0~Et  
       G)_Zls2 ;  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 L]&y[/\E1  
    ?{5}3a bB`  
    1. 用于超短脉冲的光栅 ~[~#PO  
    hb %F"Q  
    {z;4t&5  
    (Jk[%_b>_  
    |x>5T}  
     wfcR[  
    wb h=v;  
    2. 设计和建模流程 |2rOV&@l9  
    LnsYtkb r  
     UnEgsf N  
    ]!a?Lr  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 ]&`=p{Z  
    bD|VT  
     ?,%PemN  
     
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