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2022-10-19 08:30 |
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。 OiB*,TWV
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 `aY{$>$S
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单光栅分析 eyS V -f{
−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。 :t
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−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。 __U;fH{c
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系统内的光栅建模 M8Y\1#~
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 B_FfXFQm<
−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。 rbP"
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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。 D#>+]}5@x
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3. 系统中的光栅对准 ny :c&XS
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安装光栅堆栈 3z Jbb3e
−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）。 0{ov LzW
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 V1R=`
堆栈方向 vF, !8e'v
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 w$J0/eX{A
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安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 !ndc
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- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 x{u7# s1|/
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 L]{ 1"`#
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横向位置 c 1 j)
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 } +U} [G
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 y}jX/Ln
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 D$k40Mz
在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 XZhX%OT!
通过组件定位选项。 ?' H);ou-p
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 &_
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单光栅分析 SJ1
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- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 |Ia3b V W
系统内的光栅建模 4VE7%.z+
- 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。 C)>
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- 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。 <Vp7G%"'W
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 d )|{iUcW
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5. 光栅级次通道选择 <:yB4t3H+q
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方向 WSfla~-'F
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 @L|X('i
衍射级次选择 (x9d7$2
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 &) L2a)
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 JDVMq=ui
备注 Xr~6_N{J
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 HBYqqEO
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6. 光栅的角度响应 T {u!4Yu
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衍射特性的相关性 We3*WsX\
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 /=4P< &J
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 W5*%n]s~
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） SV .\B
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 DG1
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示例＃1：光栅物体的成像 p8y_uN QE
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1. 摘要 x Yr-,$/
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2. 光栅配置与对准 ^[XxE Lx
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3. 光栅级次通道的选择 5bFE;Y;
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 k|-`d
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1. 光栅配置和对准 Z$0r+phQk=
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2. 基底处理 N+l~r]: &
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3. 谐振波导光栅的角响应 MQE=8 \
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4. 谐振波导光栅的角响应 ];6c/#2x
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示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 UT [7 J
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1. 用于超短脉冲的光栅 ~X5 yHf3
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2. 设计和建模流程 7GfgW02
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3. 在不同的系统中光栅的交换 ( y^oGY;
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