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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 c`kQvXx  
    lLiQ;@  
    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。 eOY^$#Y  
    l(:kfR~AC  
     J8Z0D:5  
    bFGDgwe z  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ];FtS>\x  
    M_1;$fWq  
     单光栅分析 , =y#m- 9  
    −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。 PK:2xN:=  
    −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。 <P4 FzK  
    r"]'`qP,  
    sb.J bE8  
     系统内的光栅建模 AsxD}Nw[Z*  
    ?R'Y?b  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 2@Lb foA  
    −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。 r88"#C6E'  
     <z0WLw0'z  
    V|FrN*m  
    3W&S.$l  
    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。 yyP-=Lhmo=  
      ^jyD#  
    3. 系统中的光栅对准 @x{`\AM|%  
    ;y1Q6eN  
    &Lj@9\Dh  
     安装光栅堆栈 ' Q7Y-V  
    −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）。 jRQ+2@n{E  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 1oY^]OD]W  
     堆栈方向 $8 =@R'  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 `f`TS#V  
    sYn[uPefj  
    q=5l4|1  
    AEg(m<t  
     安装光栅堆栈 63&^BW  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 kgW @RD|  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 4s.]M>Yb  
     堆栈方向 RFfIF]~3  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 sC7/9</  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 &m'kI  
    ?Rr2/W#F  
     X?Pl<l&  
    " ;NRzY  
    \8v91g91f  
     横向位置 E^V |  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 Xu}U{x>  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 Op}ZB:  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 !xK=#pa  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 PuCc2'#  
     通过组件定位选项。 m&Yi!7@(  
    x]4Kkpqm  
    +t!S'|C  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     8OFj0S1r`  
    iEHh{H(  
    e XV@.  
     单光栅分析 nHst/5dA  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 gK1g]Tc@G  
     系统内的光栅建模 Gt-UJ-RR y  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 dl|gG9u4Q  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 _elX<o4  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 eph)=F$  
    FfFak@H  
     :0~QRc-u  
    m#5_%3T  
    5. 光栅级次通道选择 3YL l;TP_  
    -4 Ux,9&  
    :%4imgY`  
     方向 I0 Ia6w9  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 xyeA  2Y  
     衍射级次选择 lxb zHlX  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 )e%}b -I'r  
    - 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。 AR&:Q4r|  
     备注 2YBIWR8z  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 t#wmAOW  
    smy}3k  
     ?u$u?j|N  
    ! fl4"  
    6. 光栅的角度响应 :1wrVU-?h  
     HEF?mD3h  
    #/-_1H  
     衍射特性的相关性 p3x?[ Ww  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 v/Pw9j!r;m  
    - 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。 h0|}TV^UJ  
    - 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） 3=.Y,ENM;  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 $95~5]-nh  
    MZ4c{@Tg  
     @w9{5D4  
    /f{$I  
    示例＃1：光栅物体的成像 ]7YNIS  
     -*ELLY[  
    1. 摘要 ^))RM_ic  
    eVz#7vqv   
     msx-O=4g  
    F2I 5q C/  
    → 查看完整应用使用案例     ?+CV1 ]  
    ]!"S+gT*C  
    2. 光栅配置与对准 >t+ qe/  
       @tT-JwU  
    D{7w!z  
    :QQlI  
     WCq /c6 D  
    Ub$n |xn  
     <, @%*G1-  
    3. 光栅级次通道的选择 z%d#@w0X1  
    ]7GlO9  
     eny/ fm  
       Z=z%$l  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 nhT(P`6  
     ~Qj}ijWD  
    1. 光栅配置和对准 G-um`/<%  
    hUpnI@  
     $K}DB N; 4  
    ^q[gxuL_  
    → 查看完整应用使用案例 rxZi8w>}  
     QV|>4^1D  
    2. 基底处理 _r Y,}\  
    Zk-~a r  
     X"asfA[6K  
    #(;<-7M2  
    3. 谐振波导光栅的角响应 cD}Sf>  
    'o4p#`R:8  
     k-LEI}h  
    ~W0(1# i  
    4. 谐振波导光栅的角响应 aE VsU|  
    vv0Q$ O->  
     wVl+]zB  
       ,?cH"@ RJ  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 6cS>bl  
     r4}*l7Q  
    1. 用于超短脉冲的光栅 9i$NhfOe  
    K!z`  
    ^-)txC5{T  
    %8.J=B  
    →     查看完整应用使用案例     Q\Kx"Y3i  
    T3%C%BcX  
    2. 设计和建模流程 ;^){|9@  
    0$.m_0H  
     <X7\z  
    +JyUe    
    3. 在不同的系统中光栅的交换 m}j:nk  
    MmTC=/j  
     %D}H|*IPu  
     
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