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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 $2h%IK>#G  
    Gqd|F>  
    光栅是当前光学中最常用的衍射光学元件。如今已常用于复杂光学系统，与其他组件协同作用。因此，迫切需要对系统内部的光栅进行分析，从而评估系统的性能。我们将通过实例说明如何在VirtualLab Fusion对系统中的光栅建模。并将对光栅的对准、光栅级次通道设置以及光栅角度响应等问题进行讨论。 ~5&4s  
    Godrz*"  
     #PD6LO  
    gm)Uyr$  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 lvWwr!w  
    exhU!p8  
     单光栅分析 !\4B.  
    −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。 1X5g(B  
    −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。 VSY  p  
    h97#(_wV>  
    1V1I[CxlX  
     系统内的光栅建模 /_l\7MeI  
    At:8+S<?A  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Su,:f_If,  
    −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。 PX|@D_%Y=  
     ?yS1|CF%&y  
    0i_:J  
    D;C';O  
    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。 @5nFa~*K%  
     jj[6oNKE1  
    3. 系统中的光栅对准 #_35bg4h{  
    W#<1504ip  
    r+Ki`HD%  
     安装光栅堆栈 `RnWh9  
    −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）。 /j GBQ-X  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 swF{}S"  
     堆栈方向 0h@FHw2d  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 V,_m>$Mo  
    tsc `u>  
    p?Azn>qBa  
    "9s_[e  
     安装光栅堆栈 'vBZh1`p  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 2HFn\kjj.s  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 (*$bTI/~  
     堆栈方向 Y}c/wF7o  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 _h!.gZB3  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 \A[l(aB  
    xrkl)7;  
     b4_0XmL  
    &+2l#3}  
    Zl5'%b$&  
     横向位置 O6;"cUv  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 G7CeWfS  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 XH!#_jy  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 [ /o'l:  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 xN-,gT'!  
     通过组件定位选项。 5^Qa8yA>7  
    s7Agr!>f  
    4 ThFC  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     :k/Xt$`  
    v(2N@s <%  
    rR.It,,  
     单光栅分析 Xi&J%N'  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 O]u'7nO{{  
     系统内的光栅建模 FRd"F$U  
    - 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。 |ri)-Bk ,  
    - 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。 WBE>0L  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 T^}UE<  
    MoIh =rw  
     !&VfOx:PN  
    'Z`7/I4&  
    5. 光栅级次通道选择 3xChik{  
    >aVgI<  
    sasurR|;  
     方向 lgOAc,  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 iQ/~?'PB  
     衍射级次选择 \]9)%3I  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 >pU9}2fpT  
    - 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。 Op'a=4x]  
     备注 [%P#ieD4  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 w"^h<]b  
    ^LMgOA(7  
     ntW@Fm:bw>  
    I_J&>}V'  
    6. 光栅的角度响应 ote,`h  
    (GSP3KKo*G  
    z K<af  
     衍射特性的相关性 x)::^'74  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 c$g@3gL  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 x}] 56f  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） 9@ tp#  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ^po@U"  
    OR <+y~Rv  
     4yl{:!la  
    ffrIi',@  
    示例＃1：光栅物体的成像 _[2@2q0  
     @UD:zUT)F  
    1. 摘要 |mb2<!ag{  
    B 71/nt9  
     tEhg',2t(  
    d?2V2`6  
    → 查看完整应用使用案例     J Wn26,  
    I%[e6qX@  
    2. 光栅配置与对准 ux;?WPyr  
       *G19fJ[5  
    (eN7s_  
    y?$DDD  
     /at7 H!  
    ZitM<Qi&y  
     `3+i.wR  
    3. 光栅级次通道的选择 Z>rY9VvWD  
    2B,O/3y  
     c3vb~l)  
       %MHb  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 -=ZL(r 1  
     b9.M'P\  
    1. 光栅配置和对准 l:85 _E  
    F/>_PH57  
     ^J'_CA  
    )Z}AhX  
    → 查看完整应用使用案例 ,lyW'<~gA  
     `9~ %6N?7#  
    2. 基底处理 GtA`0B  
    U ZM #O  
     {0zn~+  
    4.RQ3SoDa  
    3. 谐振波导光栅的角响应 f-b],YE  
    !gsvF\XDM  
     &.?XntI9O  
    y>^a~}Zq  
    4. 谐振波导光栅的角响应 ]\$/:f-2  
    *ukyQZ9  
     V2MOD{Maat  
       7u):J  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 D Ez,u^   
     CD|[PkjW  
    1. 用于超短脉冲的光栅 ahB qYA K9  
    D&@]  
    !IxO''4  
    m>>.N?  
    →     查看完整应用使用案例     Ha'[uEDb  
    {z#2gc'Q  
    2. 设计和建模流程 *H>rvE.K?  
    dUI5,3*  
     <xOv8IQ|  
    v9*m0|T0M  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 x(_[D08/TT  
    jlEz]@ i  
     }f}.>B0#  
     
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