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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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    在线infotek
    科学家
     
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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。 [?nM)4d  
    IHvrx:7  
    dIOi P\^  
    zM!2JC  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 0:q R,NW^#  
    x$=""?dd  
     单光栅分析 Z^r? MX/  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 q1vsvL9Q  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 -1c{Jo  
    aF%V  
    #Hi$squJ  
     系统内的光栅建模 N Ah^2X  
    AQIBg9y7  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 @szr '&\%A  
    −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。 >j_N6B!  
    ) |j?aVqZ  
    hLF;MH@  
         ayh= @7*  
    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&oc/$&|[  
    J3,m{%EtNM  
    3. 系统中的光栅对准 s|d"2w6t  
    ! ,&{1p  
    E>Lgf&R#W  
     安装光栅堆栈 ,@0D_&JAl  
    −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）。 \TnRn(Kw  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 !FHm.E_>  
     堆栈方向 %)p?&_  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 :FX|9h  
    p~f=0K  
    aYws{Vii  
    -&JQdrs  
    yNOoAnGT W  
     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）。 c[X:vDUX  
    - 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 6gTc)rhRT  
    - 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。 0UOjk.~b  
    dBEm7.nh  
    O8)N`#1>+  
    }B@44HdY  
    $c}-/U 8  
     横向位置 ~NG+DyGa=  
    −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。 y87oW_"h  
    −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。 L=wpZ`@ y  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 B\Uocn  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 e]-%P(}Z  
     通过组件定位选项。 |VQmB/a  
    g[$4a4X  
    rceX|i>9n  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 J/B`c(  
    { pk]p~  
    jzd)jJ0M  
     单光栅分析 _kT{W]   
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 "?ON0u9  
     系统内的光栅建模 z#^;'nnw  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 v:?l C<,  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 D-4{9[  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 y7| 3]>Z  
    y85R"d  
    ($'5xPb  
    .JX9(#Uk  
    5. 光栅级次通道选择 JsHD3  
    l;i /$Yu7  
    cG,zO-H  
     方向 -Pc6W9$  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Cf>(,rt};  
     衍射级次选择 -;*lcY*  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 Mh~E ]8b  
    - 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。 v-DZW,  
     备注 % O u'+A  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 f"SK3hI$p  
    uF+0nv+  
    Dvm[W),(k  
    8p_6RvG  
    6. 光栅的角度响应 `k`P;(:  
    #p2`9o  
    n+S&[Y  
     衍射特性的相关性 z]R%'LGu  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 '9!J' [W  
    - 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。 ||4T*B06  
    - 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） *USG p<iH  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 {r'+icvLX  
    '}$$0S.DC  
    5GbC}y>  
    !cW!zP-B*p  
    示例＃1：光栅物体的成像 **JBZ\'  
    Lg{M<Q)4  
    1. 摘要  fj'7\[nZ  
    &%m%b5  
     #mkf2Z=t-  
    EB VG@  
    :0Z\-7iK  
    e, fZ>EJ  
    </2 aQn  
    2. 光栅配置与对准 Ub/ZzAwq  
       1!NrndJI  
    Whe-()pG{  
    aK/fZ$Qc  
     o59b#9  
    FLX n%/  
         kpXxg: c  
    3. 光栅级次通道的选择 )D ~ 5  
    w[C*w\A\M  
     qA"BoSw4  
       2T(7V[C%9  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 f-p$4%(  
    zl( o/n  
    1. 光栅配置和对准 yD#(Iw  
    3 &mpn,  
     G"w [>m  
    O_]hbXV0  
    sUU[QP-  
    LosRjvQ:  
    2. 基底处理 t<o7 S:a"  
    \&b 9  
     [S1 b\f#  
    c0Pj})-  
    3. 谐振波导光栅的角响应 -K3d u&j  
    YmOj.Q&  
     fvk(eWB  
    k||dX(gl  
    4. 谐振波导光栅的角响应 S`$%C=a.  
    | 1zfXG,R  
     *<X1M~p$  
       )K$YL='kX  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 wl&T9O;?  
    fp*6Dv_  
    1. 用于超短脉冲的光栅 NGJst_  
    =fJU+N+<  
    >]8(3&zd  
    +3J<vM}dy  
    tDRo)z  
     9!FU,4 X  
    dr c-5{M  
    2. 设计和建模流程 (Gw*x sn1  
    YC')vv3o(  
     $v #  
    ~_Fx2T:X  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 JsNj!aeU%  
    } C:i0Q  
     L""ZI5J{F9  
     
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