首页
->
登录
->
注册
->
回复主题
->
发表主题
光行天下
->
讯技光电&黉论教育
->
光学系统中的光栅建模——实例讨论
[点此返回论坛查看本帖完整版本]
[打印本页]
infotek
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。
.CpO+z
NZP,hAUK,
x0GZ2*vfsb
D*,H%xA
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述
hDsORh!i
RVnYe='
单光栅分析
h]P$L>
−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,>e\
−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。
sAlgp2-
k({8C`&tK/
YfKty0
系统内的光栅建模
$0t %}DE
v%[mt`I
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。
t57b)5{FM
−这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。
(J*0/7 eX
XU7bWafy
V.1sZYA9
_jz=BRO$
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。
-AQX-[B
l?[DO?m+R
3. 系统中的光栅对准
XQ8Imkc
IIZsN*^
lR!$+atW
安装光栅堆栈
2Oa-c|F
−为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。
i$bBN$<b<
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。
y[rLk
堆栈方向
_T$\$v$ {
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈
H"l'E9k.&p
b.;W|$ .
GZo4uwG@a
%*nZ,r
.bGeZwvf:G
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(6N&;"zN
- 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
VUb*,/hxa
- 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。
cw\a,>]H
pxj"<q`nw8
Xc^~|%+
.w~USJ=X
8Yh2K}
横向位置
T2{+fRvN
−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+_#qk0NfK
−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。
2 OTpGl
−光栅的横向位置可通过一下选项调节
?H&p zY~H
在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或
F`u~Jx8.*
通过组件定位选项。
%`'VXR?`h=
&bRH(yF
(Wn'.|^%
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理
!MC Wt
q}jf&xUWzH
X#y l8k_
单光栅分析
w3@te\
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。
& \m\QI
系统内的光栅建模
0CROq}
- 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。
sq_:U_tJ
- 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。
]Gr'Bt /
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。
?HY0@XILI
5h1j.t!
FyEl@ }W
mI# BQE`p6
5. 光栅级次通道选择
5 Jhl4p}w
|1D`v9
Ogb_WO;)
方向
[H6>] &
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。
kBzzi^cl
衍射级次选择
G\Me%{b#
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。
1 .M?Hp9i
- 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。
v09f#t$;5
备注
UTPl7po5D
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响
9\8""-
&a`-NRU#
9c 6=[3)V
1f=L8Dr
6. 光栅的角度响应
H2]I__t/u
51j
g@Zc'g/XB
衍射特性的相关性
9YJb~tuZ73
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。
`Ao:}
- 对于不同的波长/偏振,衍射效率也不同,并且对于不同的入射角,衍射效率也不相同。
L6a8%%`
- 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间)
L!5f*
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
g_=Q=y@,
3X:F9x>y
L8W3Tpi&(
J0#% *B
示例#1:光栅物体的成像
Q-"FmD-Yw
_5zR!|\^
1. 摘要
r (uM$R$o
"rXGXQu
c:0$ Mw=
BWs\'B
%;<