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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。 J+:gIszsWT
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 P: QSr8K
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单光栅分析 M\!z='Fi
−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。 gc[BP>tl\
−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。 qi]"`\
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系统内的光栅建模 wticA#mb
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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。 C4.g}q
−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。 o'*7I|7a
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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。 C#tY};t
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3. 系统中的光栅对准 ,+U,(P5>s
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安装光栅堆栈 CS\T@)@t
−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）。 c-" .VF
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 T 8US` MZ
堆栈方向 -8%[ 7Z]
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 cP,bob]
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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）。 d>k"#|
- 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 P; DGs]PF
- 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。 xwe^_7
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横向位置 ^wTod\y
−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。 IWs)n1D*]
−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。 (I0QwB
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 m |%ly
在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 A.> L>uR
通过组件定位选项。 s:f%= 4-7
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 0k):OVfm=
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单光栅分析 2PVtyV3;
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 riz[ AAB
系统内的光栅建模 CTh!|mG
- 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。 MFqM 6_
- 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。 V^/]h
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- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 2oFbS%OV
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5. 光栅级次通道选择 jp| 1S^b
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方向 z(JDLd
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 N}5'Hk4+
衍射级次选择 |xX>AMZc)D
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 dp~] Wx
- 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。 Kh , zp{
备注 R^ &nBwp
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 4 /Q4sE~<
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6. 光栅的角度响应 REc+ @;B
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衍射特性的相关性 } <KQ +
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 [Z$ E^QAP
- 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。 l0G sY.~,
- 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） AttS?TZr
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 e3!0<A[X
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示例＃1：光栅物体的成像
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1. 摘要 j| X>:!4r
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2. 光栅配置与对准 L^><A P lX
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3. 光栅级次通道的选择 !wNj;ST*
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 SNl% ?j|
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1. 光栅配置和对准 TcEvUZJ"
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2. 基底处理 _`- trE.
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3. 谐振波导光栅的角响应 6#gS `X23Y
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4. 谐振波导光栅的角响应 6>=yX6U1q^
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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 9S _PZH
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1. 用于超短脉冲的光栅 oo4aw1d
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2. 设计和建模流程 O3K TKL]
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3. 在不同的系统中光栅的交换 dn1Fwy.
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