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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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    离线infotek
    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2025-10-15
    1. 摘要 ejePDgi_[  
    Mr3-q  
    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。 =/9^, 6Q(  
    9 [Y-M  
     N4{nG,Mo]  
    {1Eu7l-4  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 p]&j;H.  
    w"zE_9I\  
     单光栅分析 hYg'2OG  
    −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。 *@S@x{{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。 uzU{z;  
    WxUxc75  
    WlVl[/qt  
     系统内的光栅建模 u$*>`Xe6  
    B$a-og(  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ,/2LY4` 5  
    −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。 w# y2_  
     @wN G  
    z@U} ~TvP  
    D$r Uid  
    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。 5<+K?uhm  
     &t}?2>:  
    3. 系统中的光栅对准 M {a #  
    _GA$6#]  
    j,-C{ K  
     安装光栅堆栈 :0~QRc-u  
    −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）。 m#5_%3T  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 "lVqU  
     堆栈方向 ${r[!0|   
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 7&%^>PU7  
    ff2d @P,!  
    ;)hw%Z]Jj$  
    Dd $qQ  
     安装光栅堆栈 h#.N3o  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 OI/@3"L{  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 KtN&,C )lJ  
     堆栈方向 >FF5x#^&c  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 +pmu2}E.3  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 [0@`wZ  
    grom\  
     URTzX 2'[  
    >,5i60Q  
    .qD@ Y3-  
     横向位置 Tx>K:`oB  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 ^Z,q$Gp~P  
    −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。 #5ax^p2*~  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 }SfbCa)UO  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 bud&R4+  
     通过组件定位选项。 't (O$  
    O1y|v[-BW  
    |\9TvN^$`  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     Im72Vt:p-  
    9U_ks[Qa  
    :}}%#/nd  
     单光栅分析 J%rP$O$  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 X&\d)/Y  
     系统内的光栅建模 d IB }_L  
    - 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。 Snw3`|Y~<  
    - 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。 =?Fkn4t  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ]!"S+gT*C  
    PX O!t]*  
     Ud%s^A-qS  
    JgfVRqm   
    5. 光栅级次通道选择 hsNWqk qys  
    %j,iAUE<  
    TpfZ>d2  
     方向 &l2TeC@;  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 i775:j~zx0  
     衍射级次选择 Qs 2.ef?  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 DocbxB={I  
    - 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。 ~2 *9{  
     备注 j]4,<ppWSH  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 |i %2%V#  
    E#%}ZY  
     PR7f(NC  
    ,XKCz ]8V  
    6. 光栅的角度响应 G-um`/<%  
    l&(l$@t  
    b'p4wE>  
     衍射特性的相关性 (c\hy53dP  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Xz{~3ih  
    - 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。 UmU:j@ xvg  
    - 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） 8G^<[`.@j  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 a$11PBi[9  
    B|=|.qp$)  
     [3/VCYje  
    },-*  
    示例＃1：光栅物体的成像 A$/\1282  
     eCbf9B  
    1. 摘要 :*i f  
    lHfe<j]  
     </zXA$m  
    k%'m*Tf  
    → 查看完整应用使用案例     Bik*b)9y2  
    ?,knit2x  
    2. 光栅配置与对准 48D?'lW %  
       *<4Em{rZ5  
    w|Cx>8P8@  
    .giz=* q+  
     /#LW"4;*  
    AC%JC+  
     77 r(*.O|  
    3. 光栅级次通道的选择 c "= N  
    'cZN{ZMWG  
     "h"NW[R  
       3)Ac"nuyqH  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 L,[;k  
     |AhF7Mj*  
    1. 光栅配置和对准 {jKI^aC<[  
    G%l u28}D  
     =^DLywAh}u  
    M" lg%j  
    → 查看完整应用使用案例 b-5y9K  
     \6I +K"  
    2. 基底处理 {MdLX.ycc)  
    &K+0xnUH  
     !]` #JAL7  
    9SQ4cv*2  
    3. 谐振波导光栅的角响应 Q%S9fq,q  
    J%C#V}z7E  
     0ZpFE&  
    yCz|{=7"j  
    4. 谐振波导光栅的角响应 cu!W4Ub<  
    ,FzeOSy'p  
     `YBkF  
       4-GXmC  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 vV?rpe|%  
     E ]9\R  
    1. 用于超短脉冲的光栅 2.e vx  
    TtD@'QXq  
    ./6<r OW  
    %qf  V+^  
    →     查看完整应用使用案例     p>=[-(mt  
    o]n!(f<(*  
    2. 设计和建模流程 y@V_g'  
    }G<T:(a  
     Q _iO(qu 6  
    n.oUVr=nX  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 yL4 T  
     kzmQm  
     "6ECgyD+E!  
     
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