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infotek 2022-05-17 09:44

光学系统中的光栅建模——实例讨论

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。 c Q-#]  
VdM Ksx`r  
jm<^WQ%Cc  
y|O3*`&m  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ;hq_}.  
h\@X!Z,  
 单光栅分析 jbS@6 * _  
−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。 [rcM32  
−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。 cD`?" n  
6/wC StZ  
F~eYPaEKy!  
 系统内的光栅建模 i`l;k~rP  
#]c_ 2V  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 !1R?3rVQS  
−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。 <(Ar[Rp  
SHPDbBS  
',[AKXJ  
a] c03$fK  
两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 j7g>r/1eE  
 -V2`[k  
3. 系统中的光栅对准 OjffN'a+N  
"})OLa  
WNjG/U  
 安装光栅堆栈 \PN*gDmX  
−为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 a+v.(mCG  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 g/$RuT2U  
 堆栈方向 NKFeND  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 3'L =S  
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s7}-j2riq  
?Mo)&,__  
 安装光栅堆栈 )g8Kicox5  
- 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)。 Q$p3cepsK  
- 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 )Dhx6xM[a  
 堆栈方向 /z!y[ri+J  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 3dZj<(.  
- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 wU'+4N".  
L^C B#5uG  
PQ_A^95  
*7*cWO=  
zI ^:{]p  
 横向位置 G 9 &,`  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 TT;ls<(Lg  
−例如,激光束(紧密地)聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上,效果可能会大不相同。 { **W7\h  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 d7X7_  
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 8]#J_|A6Z  
 通过组件定位选项。 "tJ[M  
Y>c+j  
EUrIh2.Z  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理
]T5\LNyN  
.*"KCQGOgM  
v`Y{.>[H[  
 单光栅分析 _@)-#7  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 S~m8j |3K  
 系统内的光栅建模 xp^Jp  
- 但是,任何现实的光栅结构都放置在基底上,使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 N2j^fZd_  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗,但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 TntTR"6aD  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 M;AvOk|&  
W%&s$b(  
OqH3. @eK  
i& \ >/ 1  
5. 光栅级次通道选择 x<w-j[{k_K  
zFYzus`>  
H;AMRL o4z  
 方向 -#4QY70H t  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 G"L`9E<0V  
 衍射级次选择 i;qij[W.z  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 m#_M"B.cm  
- 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。 w4Hq|N1-Y  
 备注 &+hk5?c /  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 L|b[6[XTHL  
eMn'z]M&]  
iW9  
x{G 'IEf  
6. 光栅的角度响应 .*+jD^Gr  
nHF~a?|FT  
Ed_Fx'  
 衍射特性的相关性 noB8*n0  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 &oZU=CN  
- 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。 T^$`Z.  
- 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) Wi\k&V.mE  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 P,G :9x"e  
psiuoYf  
# eFdu  
9R-2\D]  
示例#1:光栅物体的成像 g{>0Pa 1?C  
k7sD"xR3  
1. 摘要 ,5T1QWn^f  
r1=j$G  
Jko=E   
NCo!n$O1~  
→ 查看完整应用使用案例
Zrgv*  
G%!i="/9  
2. 光栅配置与对准 R7h3O0@!  
   X -=M>H^  
?Ycl!0m  
S {+Z.P  
KCp9P2kv.  
k#/cdK!K  
1TGE>HG  
3. 光栅级次通道的选择 :}#j-ZCC"  
*c$UIg  
zR/mz)6_  
   bkpN`+c  
示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 g"c7$  
x]R0zol  
1. 光栅配置和对准 @FF{lK?[  
;"RyHow  
COBjJ3  
^LXsU] R  
→ 查看完整应用使用案例 TnKOr~@*  
cBOt=vg,5  
2. 基底处理 ~*^o[~x]\  
Cy5iEI#  
0pH$Mk Q  
Y ;E'gP-J  
3. 谐振波导光栅的角响应 t56PzT'M  
VP~%,=  
z_A\\  
X(8LhsP  
4. 谐振波导光栅的角响应 6o(.zk`d  
J*:_3Wsy  
\CS4aIp  
   3Q7PY46  
示例3:超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 hKnV=Ha(  
?=-/5A4K  
1. 用于超短脉冲的光栅 *1:kIi7_  
#e@[{s7  
@$%.iQ7A;  
;'[?H0Jw'  
→
查看完整应用使用案例
c]$$ap  
u{D]Kc?n  
2. 设计和建模流程 $DnR[V}rR!  
~xws5n}F  
p=i6~   
1r*@1y<0"  
3. 在不同的系统中光栅的交换 m?8o\|i,  
X_Pbbx_j  
z  fy(j  
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