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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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    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 09-07
    1. 摘要 cI\[)5&  
    `sT;\  
    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。 G Ixs>E'X  
    jL^@;"/XhC  
     =X7kADRq  
    r5S/lp+Y+N  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 JOY&YA$U  
    pN5kcvQ  
     单光栅分析 N=<`|I  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 "nu]3zcd  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 zG6l8%q'UE  
    =b:XL#VA  
    ^_Hf}8H7]  
     系统内的光栅建模 P\ke%Jdpw?  
    uW!XzX['  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ==m[t- 9x  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 WSH[*jMA  
     . &j+&  
    .5G`Y  
    "UMaZgI  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 ~h3G}EH  
     {V QGfN  
    3. 系统中的光栅对准 ]A=\P,D  
    bKCE;Wu:G  
    CZ3oX#b  
     安装光栅堆栈 T\}U{9ELL  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 T[|#DMg$F  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 tjx8 UgSi  
     堆栈方向 WDIin6u-  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 2 3PRb<q  
    fasW b&~z  
    W7!gD  
    }b(h D|e  
    $3HqVqF^R  
     安装光栅堆栈 Yn ~fnI{  
    - 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）。 ``WTg4C(Y  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 f $Agcy  
     堆栈方向 bN. G%1  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 i86:@/4~F  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 8{G!OBxc\.  
    +QFKaS<sn  
     4@-tT;$  
    LBy`N_@  
    _C/|<Ot:  
     横向位置 9<_hb1'  
    −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。 ;]-08lzO<4  
    −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。 aA|{r/.10K  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 OCx'cSs-=  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ;\0|1Eem`  
     通过组件定位选项。 HqWWWCWal  
    );.$  `0  
    ! *sXLlS  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     .Od:#(aq  
    PuP"( M  
    71nZi`AR  
     单光栅分析 utZI'5i  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 3HrG^/  
     系统内的光栅建模 ,zoHmV1Wd+  
    - 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。 ;O hQBAC  
    - 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。 |D)CAQn,  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 aH6j,R%  
    cj2Smgw&>  
     ED>7  
    ?_gvI  
    5. 光栅级次通道选择 ]"T157F  
    bPFGQlmIO  
    NRx 7S 9W  
     方向 yf:0u_&]  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 1 Gr^,Ry  
     衍射级次选择 Eg`~mE+a  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 Gky*EY  
    - 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。 wMCMrv:  
     备注 IE\RP!  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ^ `yhN  
    *,X)tZ6VX  
     ~},H+A!?  
    0e8  
    6. 光栅的角度响应 KJT N"hF   
    HMUx/M.j  
    VzSkqWF/"  
     衍射特性的相关性 9mD dX  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 !6|_`l>G,  
    - 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。 _W(xO |,M  
    - 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） =r/K#hOR\J  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 _]*[TGap  
    h:pgN,W}  
     7{U[cG+a#  
    ]CP5s5  
    示例＃1：光栅物体的成像 rrU(>jA!  
     RgoF4g+@  
    1. 摘要 i}LQ}35@  
    <T7@,_T  
     auN8M.  
    l atm_\  
    → 查看完整应用使用案例     TSFrv8L  
    aN"YEL>w  
    2. 光栅配置与对准 x%X3FbF]  
       :c]y/lQmV  
    FiQ&g*=|  
    ]Yt3@ug_f  
     5L6.7}B  
    z]g#2xD2  
     .n IGs'P  
    3. 光栅级次通道的选择 FsUH/Y y  
    rIPg,4y*S!  
     h(q4 B~  
       ;,Vdj[W$>  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 f|~'(~Sr  
     d3EN0e+^  
    1. 光栅配置和对准 j\KOKvY)  
    hlyh8=Z6o  
     GX19GI@k  
    3 a(SmM:  
    → 查看完整应用使用案例 t#M[w|5?  
     MV<)qa T  
    2. 基底处理 |qpm  
    EO'+r[Y  
     2O(k@M5E?  
    br0\O  
    3. 谐振波导光栅的角响应 q:>`|~MX  
    "c~``i\G   
     q:vN3#=^qf  
    sfG9R"  
    4. 谐振波导光栅的角响应 QN;NuDHN  
    sk5=$My  
     9&kY>M>z0  
        svo%NQ  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ,EH-Sf2Cb  
     zGO_S\  
    1. 用于超短脉冲的光栅 #/(L.5d[  
    pkIQ,W{Ke  
    8oHIXnK  
    9%k4Ic%P  
    →     查看完整应用使用案例     vRmzjd~  
    8f?o?c|  
    2. 设计和建模流程 ZnbpIJ8cV  
    j}h%, 7  
     9 [E/^  
    |<]wM(GxE  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 t- //.  
    ieEt C,U  
     M(^IRI-  
    qyE*?73W  
    文件信息 6(Cjak+~!  
    M;-FW5O't  
     H6#SP~V  
     
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