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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。 n '&WI f3
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 45# `R%3
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单光栅分析 c=7L)w:I
−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。 O32:j
−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。 o o2VT
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系统内的光栅建模 <K)^MLgN
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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。 >kd2GZe^_J
−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。 4Vt Y R
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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。 e+S%` Sg
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3. 系统中的光栅对准 `w&| ~xT
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安装光栅堆栈 m'Wz0b^BO
−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）。 nF05p2Mh
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 b" p,~{
堆栈方向 ?QZ\KY
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ~v2_vEu}JX
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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）。 9Y~A2C
- 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 N[czraFBD}
- 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。 8J G t|,
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横向位置 POdG1;)
−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。 >l RX+?
−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]_jW
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 M&xfQNE
在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 _"=Y j3?G%
通过组件定位选项。 ^b'|`R+~}
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 YcT!`B
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单光栅分析 jCxw|tmgq
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 #"=_GA^.{
系统内的光栅建模 K)N7Y=C3
- 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。 | x/,
- 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。 $s$z"<
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 IZoa7S&t
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5. 光栅级次通道选择 Yu`b []W
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方向 k/l s!e?
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Pl9/1YhD/
衍射级次选择 kK>PFk(
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 Vnlns2pQl
- 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。 ]N,n7v+}
备注 7'k+ /rAO
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ,~p 'p)
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6. 光栅的角度响应 LcI,Dy|P
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衍射特性的相关性 O|}97a ^
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 k.NgE /;3
- 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。 `9SuDuw;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） e/'d 0Gb-
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 l1 fP@|
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示例＃1：光栅物体的成像 /:iO:g1
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1. 摘要 UJ3l8
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2. 光栅配置与对准 apPn>\O
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3. 光栅级次通道的选择 Lwm2:_\_b
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 [x Xa3W
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1. 光栅配置和对准 \q(DlqTqs
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2. 基底处理 gI a/sD2m>
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3. 谐振波导光栅的角响应 MM8@0t'E
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4. 谐振波导光栅的角响应 X+2 aP'D
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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 e }>8rnR{
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1. 用于超短脉冲的光栅 Nb;xJSl ox
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2. 设计和建模流程 T*YbmI]4
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3. 在不同的系统中光栅的交换 > b9nc\~
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