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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 MZgaQUg  
     H.5 6  
    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。 7B?Y.B  
    {K^5q{u  
     |G j.E  
    P1#g{f  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 7e_4sxg'(3  
    ]U?nYppV  
     单光栅分析 corm'AJ/  
    −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。 )g pN 5TDd  
    −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。 rH}|~  
    ;jP sS^X  
    TWP@\ BQ  
     系统内的光栅建模 * #yF`_p  
    pb!2G/,.[  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 \!ZA#7  
    −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。 p=+Y7NE)  
     1k[_DQ=^l1  
    `bP`.Wm  
    O,$*`RZpx  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 1[P}D~ nQ  
     YwVA].p@TI  
    3. 系统中的光栅对准 l\_!oa~  
    x{H+fq,M  
    g=:o'W$@  
     安装光栅堆栈 x[ A|@\Z  
    −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）。 9Po>laT 5  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 NlYuT+  
     堆栈方向 yg\QtWW M  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 /xn|d#4  
    Ar-Vu{`  
    L*0YOE%=]  
    u#6s^ )W  
     安装光栅堆栈  ^B"LT>.[  
    - 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）。 g;l K34{  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 #}Qe{4L  
     堆栈方向 It*U"4lgi  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 ju2H 0AQ  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 PKlR_#EB?  
    EU(e5vO  
     !(*&P  
    ,[n9DPZ  
    0f4 y"9m  
     横向位置 +|C@B`h  
    −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。 kEh9J>|M  
    −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。 |5>Tf6 $(  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 yLRe'5#m  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 /#9P0@Y  
     通过组件定位选项。 6 ;'s9s"  
    tY$@,>2v  
    h-p}Qil,  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     `8ob Xb  
    wOH:'sk["  
    rB J`=oz  
     单光栅分析  II'.vp  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 =8_b&4.:&  
     系统内的光栅建模 <*vR_?!  
    - 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。 bI.hG32  
    - 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。 SX,$ $43  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 @@ j\OR  
    j32*9  
     c{^1`(#?  
    Boj R"  
    5. 光栅级次通道选择 ybpOk  
    <ppdy,j:  
    [kJ;Uxncz~  
     方向 OX,em Ti  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 D)MFii1J~  
     衍射级次选择 I(UK9H{0$  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 +<$(ez  
    - 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。 ;9~YQW@|  
     备注 qFVZhBC  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 27}:f?2hbJ  
     x,: k/]  
     V 2Xv)  
    M._h=wX{}  
    6. 光栅的角度响应 aj|3(2;Kp  
    S))B^).0-  
    :TVo2Zm[@  
     衍射特性的相关性 Qfp4}a=  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 z<Z0/a2'1  
    - 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。 a<*+rGI  
    - 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） iK2f]h  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 :@p]~{m:G  
    Uhu?G0>O  
     \[!{tbK`2  
    vJr,lBHEk  
    示例＃1：光栅物体的成像 ;0Ua t  
     Y"ta`+ VJ  
    1. 摘要 <e&v[  
    _W@sFv%sj  
     ;\"5)S  
    foPM5+.G  
    → 查看完整应用使用案例     b+Sj\3fX  
    =ZS Yg K  
    2. 光栅配置与对准 o>*`wv  
       O-0 5.  
    uf]wX(*<k  
    ,1~B7Z d  
     /?BTET  
    *s, bz.[  
     ;=0-B&+v  
    3. 光栅级次通道的选择 Q@p' nE,  
    3Ch42<  
     3]iw3M  
       E*R-Dno_F  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 n[BYBg1yG  
     lhQMR(w^  
    1. 光栅配置和对准 "cS7E5-|  
    -^np"Jk  
     Rhlm  
    &'neOf/~  
    → 查看完整应用使用案例 Gqq< -drR  
     'oGMr=gp<&  
    2. 基底处理 x`2dN/wDhf  
    (7_ezWSl>  
     }.u[';q ]S  
    (^T}6t3+4  
    3. 谐振波导光栅的角响应 I 8 ?  
    WCaMPz  
     8xj_)=(sV!  
    6ImW |%  
    4. 谐振波导光栅的角响应 z$Z%us>io  
    Z3<lJk\Y  
     \{(cz/]G/  
       p]e.E`'S  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 7h. [eMLPB  
     mE+=H]`.p  
    1. 用于超短脉冲的光栅 3]\'Q}  
    $Q|6W &?[;  
    3]NKAPY  
    :3se/4y}  
    →     查看完整应用使用案例     "T8b.ng  
    Dir# [j  
    2. 设计和建模流程 *Qngx  
    i*xVD`x~  
     l7WZ" 6d  
    0p,_?3nX  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 =%77~q-HL  
    @Rd`/S@  
     #VZ-gy4$\B  
     
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