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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: 2025-10-15
    1. 摘要 bK0(c1*a[e  
    _,(s  
    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。 98 5h]KQ  
    "xTVu57Z[  
     4Ps;Cor+  
    Q0jg(=9wP  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Yu)GV7\2  
    N_B^k8j  
     单光栅分析 G,?a8(  
    −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。 weu+$Kr  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 %regt{  
    j[dZ*Jr_  
    WZ,k][~  
     系统内的光栅建模 srN7  
    [efU)O&  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ~<K,P   
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 O-UA2?N@j  
     zT&"rcT">  
    )=K8mt0qob  
    1DAU *^-  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 Q) aZ0 Pt  
     Ieq_XF]U  
    3. 系统中的光栅对准 JS m7-p|E  
    Qu'#~#L`  
    &53,8r  
     安装光栅堆栈 PZJn/A1  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 b~tu;:  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 j96}E/gF  
     堆栈方向 v36Z*I6)5  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 X)RgXl{  
    Io IhQ  
    +U ziO#D  
    \5<Z[#{  
     安装光栅堆栈 g&w~eWpk  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 k&5T-\q  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 fsEQ4xN'  
     堆栈方向 J{a9pr6  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 kFkI[WKyZ  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 32aI0CT  
    l-c:'n  
     Zz:%KUl3  
    q6E 'W" Q  
    1]0;2THx  
     横向位置 ;m.6 ~A  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 0'A"]6  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 q4!\^HwQ  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 V,& OO  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 9vDOSwU*  
     通过组件定位选项。 qo \9,<  
    \@h$|nb  
    jzpDKc%  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     kQ&Q_FSO  
    pd,d"+  
    ()Wu_Q  
     单光栅分析 c]U+6JH  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 "B +F6  
     系统内的光栅建模 1K|F;p  
    - 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。 RRQv<x  
    - 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。 ?9eiT:2  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Br<lP#u=G  
    )@Y< <9'2  
      yoe@]c=  
    >tMI%r  
    5. 光栅级次通道选择 Hiwij,1  
    =tA;JB  
    ~9k E.  
     方向 "G*$#  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 .X.6<@$  
     衍射级次选择 oy[ px9Wx  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 E^{!B]/oP  
    - 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。 ZO<\rX (  
     备注 :YkAp9civ  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 pih 0ME}z  
    sL\ {.ad5  
     tZg)VJQys  
    RZnmia  
    6. 光栅的角度响应 )OQ<H.X  
    x}WP1YyT~  
    sHPeAa22  
     衍射特性的相关性 6,~ 1^g*  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 (5+g:mSfr  
    - 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。 \=|=(kt)  
    - 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） 3PLA*n+%  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 T?Z^2.Pvc  
    PX23M|$!  
     K(lVAKiP]  
    Lq.2vfA>  
    示例＃1：光栅物体的成像 8vR'<_>Q  
     'T qF}a7  
    1. 摘要 Xnh&Kyz`v  
    Y1ca=ewFx  
     )~"0d;6_  
    Tw*p^rU  
    → 查看完整应用使用案例     >mMfZvxl%  
    .qYQ3G'V  
    2. 光栅配置与对准 {^;7DV:  
       \3K7)o^  
    UpSJ%%.n  
    fJk'5kv  
     <u# 7K\:  
    #s>'IPc0  
     ku}`PS0UGd  
    3. 光栅级次通道的选择 7\nXJ381  
    ;+o6"ky5  
     # SJJ@SM  
       8*B+@`  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 $txF|Fj]^A  
     Ayn$,  
    1. 光栅配置和对准 ]WcN6|b+  
    fF#Fc&B  
     5X5UUdTM  
    Kf$(7FT'`  
    → 查看完整应用使用案例 Pn@DHYP  
     N6+^}2' *)  
    2. 基底处理 #D{Eq8dp  
    s0x/2z  
     -lv(@7o~  
    ~mK +Q%G5  
    3. 谐振波导光栅的角响应 i tk/1  
    L=HnVgBs  
     q*a~9.i @  
    0u( 0*Xl  
    4. 谐振波导光栅的角响应 mtE+}b@(!&  
    ]Z85%q^`  
     ,jw`9a  
       Wy-y-wi:p  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 5.yiNWh  
     ouFKqRs;  
    1. 用于超短脉冲的光栅 o"A)t=  
    kw2d< I$]  
    Vwjic2lGI  
    $o$WFV+h  
    →     查看完整应用使用案例     jk\V2x@DR  
    O?A%  
    2. 设计和建模流程 1:@ScHS  
    utC^wA5U~  
     [>3dhj[;  
    3kF+wifsz  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 (mI590`f  
    L=C#E0{i  
     ^\J-LU|"B  
     
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