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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 f-6hcd@Ca  
    D)C^'/8q  
    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。 z'cVq}vl  
    VQSwRL3B=  
     GilaON*pK.  
    +#qW 0g  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 *n9t~t6GHg  
    piq1cV  
     单光栅分析 8GpPyG ],e  
    −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。  P%#WeQ+  
    −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。 Pl|e?Np  
    ;O7CahdF  
    ?^TjG)e7  
     系统内的光栅建模 ?-"xP'#  
    Y=RdxCCx4  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 J:s^F n  
    −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。 0*?/s\>PS;  
     n _G< /8  
    02g!mJW>}y  
    5Ym/'eT  
    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。 8?ig/HSt2  
     vZEeb j  
    3. 系统中的光栅对准 [x}]sT`#a  
    w!$|IC  
    S $wx>715  
     安装光栅堆栈 N}ur0 'J0  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 #$!(8>YJ  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 B8Ob~?  
     堆栈方向 ]Z/<H P$#  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Mm7l!  
    C$MaJHkiF  
    B>kx$_~  
    eWjLP{W  
     安装光栅堆栈 wNsAVUjLe  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 om$x;L6  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 5DgfrX  
     堆栈方向 <b0;Nf   
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 j3j<01rq  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 /mMRV:pd  
    ~udi=J |  
     eow6{CD8  
    L<HJ!  
    D ff0$06Nq  
     横向位置 SKTf=rY  
    −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。 ;{Cr+lqTJ  
    −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。 $JKR,   
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 >Mml+4<5  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 oqzx}?0  
     通过组件定位选项。 H,r>@Y  
    YGp8./ma<I  
    #{973~uj  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     [%U(l<  
    c_#\'yeW  
    0@w8,x  
     单光栅分析 m.ib#Y)y  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 _M n7zt1^  
     系统内的光栅建模 `% sKF  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 A%H"a+  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 FI @!7@  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 w6 C0]vh  
    >kK;IF9h  
     Kk?P89=*  
    V=!tZ[4z$h  
    5. 光栅级次通道选择 56i9V9{2  
    ElNKCj<M  
    o!TG8aeb  
     方向 NABwtx>.  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 8BUPvaP<[  
     衍射级次选择 ;B[*f?y-  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 G(7!3a+  
    - 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。 zyNg?_SM  
     备注 _tE`W96J  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 #7S[Ch}O  
    UEeD Nl$^u  
     O][R "5d  
    Sp+ zP-3  
    6. 光栅的角度响应 YEGRM$'`  
    --SlxV/x  
    NUVFG;  
     衍射特性的相关性 Y`@:L'j  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 b/N+X}VMN  
    - 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。 %%["&  
    - 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） c#eV!fl>&  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 I$@0FSl  
    X) lzBM  
     =5bef8O  
    {"< D$*K~  
    示例＃1：光栅物体的成像 W7 9wz\a  
     hr9[$4'H  
    1. 摘要 Ii"h:GY;\  
    d_CY=DHF%`  
     e 5hq> K  
    _hgu:  
    → 查看完整应用使用案例     2y6 e]D  
    u~Zx9>f  
    2. 光栅配置与对准 /]~Oa#SQ:  
       4(5NHsvp  
    OQt_nb#z`{  
    $RxS<_tj  
     if6/ +7  
    =FXO1UZ!  
     P@ Oq'y[  
    3. 光栅级次通道的选择 qV^Z@N+,  
    x9UF  
     Opc, {,z6  
       8]U;2H/z  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 s+{)K  
     nH*JR  
    1. 光栅配置和对准 _tJp@\rOz=  
    *c<=IcA  
     9ohaU  
    3 o=R_%r  
    → 查看完整应用使用案例 -%8*>%  
     IKT3T_\-I  
    2. 基底处理 /"w%?Ea  
    15NeC7GAh  
     B%P g:|  
    {C6,h#|pg  
    3. 谐振波导光栅的角响应 F@</Ev  
    8G&'ED_&  
      u>R2:i  
    #~(J J  
    4. 谐振波导光栅的角响应 : b9X?%L~  
    t= =+SHGP  
     0q6$KP}q  
       _}4l4  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 q~QB?+ x&  
     _ISIq3A?  
    1. 用于超短脉冲的光栅 :m~R<BQ"  
    8|FHr,  
    /G}TPXA  
    cj=6_k  
    →     查看完整应用使用案例     2$G,pT1J  
    ma__LWKM,  
    2. 设计和建模流程 v#yeiE4  
    9|y?jb5im  
     OAGI|`E$/-  
    -?T:> *]p  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 }@R*U0*E  
    ^*!Tq&Dst|  
     Rn(6Fk?   
     
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