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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。 6$<o^Ha*R
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ;/3/R/^g
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单光栅分析 9<c4y4#y
−通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 v4~Xv5|w^F
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 3Wxtxk._E
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系统内的光栅建模 (NN14
K f^F#dA
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ER0#$yFpM
−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。 J}KktD@!O
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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。 ?s} E<Kr
|aJ6363f.
3. 系统中的光栅对准 @W- f{V
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安装光栅堆栈 BQ0PV
−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）。 z9O/MHT[w
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。
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堆栈方向 eaP$/U
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−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 [4rMUS7-m"
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安装光栅堆栈 yP]W\W'
- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 ,)G+h#Y[*
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 {5-{f=Rk
堆栈方向 l%~zj,ew
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。
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- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 7 /!C
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<qt%MM [Y
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横向位置 4\es@2 q
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 O G}&%NgH
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 Y
@&nW
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 a Z, Wa-k
在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 8}T3Fig,q
通过组件定位选项。 B*N 8:u
~J: lC u
 E |3aiC,5
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 dsuW4 ^ l
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单光栅分析 ;0q6 bp(<H
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 2GS2,
系统内的光栅建模 &H{>7q#r
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 kA`qExw%
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 <sOB j'
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 '8
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5. 光栅级次通道选择 t$iU|^'uV
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- TK
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方向 H/f=
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- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 S/jHyJ,
衍射级次选择 li^E$9 oWC
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 w2GY,, R
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 e~dU "
备注 -+ /|
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 30"G%DF d
4HAfTQ 1G
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8~&v\GDkF
6. 光栅的角度响应 j)Gr@F>
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IRB;Q(Z
衍射特性的相关性 :Fl: bRH+
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 nr;/:[F
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 S)?B
I
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） 4V5*6O9(u
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 q 9^r2OO
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示例＃1：光栅物体的成像 mi?Fy0\
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1. 摘要 j^M@0 o
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→ 查看完整应用使用案例 gnt[l 0m
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2. 光栅配置与对准 xk9]jQ7
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3. 光栅级次通道的选择 X |as1Y$O+
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 4CqZvd C
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1. 光栅配置和对准 EC7o 3LoND
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→ 查看完整应用使用案例 f3O3pIA
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2. 基底处理 rYT3oqpfT
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3. 谐振波导光栅的角响应 [Gu]p&
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4. 谐振波导光栅的角响应 "8N]1q:$4
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[KJm&\evp
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 q\ ?6-?Mr
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1. 用于超短脉冲的光栅 15870xS
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→ 查看完整应用使用案例 -7lJ
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2. 设计和建模流程 BPW:W }
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3. 在不同的系统中光栅的交换 \KG{
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