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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。 ,/w*sE
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Bu(51wU8
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单光栅分析 5?-HQoT)G
−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。 yiZt G#6K{
−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。 Ocd y;|&
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系统内的光栅建模 3s% ?)z
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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。 Ks%0!X?3q
−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。 =K`. $R
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 tY"eo Pm e
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3. 系统中的光栅对准 zgAU5cw
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安装光栅堆栈 *9j'@2!M
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 =p@` bx
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 jaoZ}}V_$
堆栈方向 L"bJ#0m
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 &42 ]#B"*
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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）。 uos8Mav{E
- 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 !zE{`H a~
- 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。 yvB]rz} i
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横向位置 o'DtW#F
−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。 kOQ)QX
−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。 B"GC|}N )v
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 Av.tr&ZNb
在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 lCU clD
通过组件定位选项。 \jC) ;mk
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 d1D
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单光栅分析 v,-T k=qP
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 |A3"Jc.2o
系统内的光栅建模 ,t`V^(PEq
- 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。 J>_mDcPo
- 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。 $nE{%?n-#
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 {lds?AuK
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5. 光栅级次通道选择 doanTF4Da
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方向 |Rf j
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- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 WESD^FK
衍射级次选择 Cv,WG]E7(
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 07.p
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- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 if'=W6W
备注 S F)$b
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 { I{ 0rV
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6. 光栅的角度响应 fV"Y/9}(
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衍射特性的相关性 l+Wux$6U
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 8>C4w 5kF
- 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。 ,Q"'q0hM=
- 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） {vD $od i
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 'Dfs&sm
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示例＃1：光栅物体的成像 N] W*ei
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1. 摘要 2O kID
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2. 光栅配置与对准 ika*w
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3. 光栅级次通道的选择 5]i#l3")
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 s4Ja y!A
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1. 光栅配置和对准 F> .y>h
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2. 基底处理 \ gP?uJ
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3. 谐振波导光栅的角响应 OG#^d5(
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4. 谐振波导光栅的角响应 f?Ex$gn I
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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 ywm"{ U? 8
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1. 用于超短脉冲的光栅 ; FlDRDZ%
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2. 设计和建模流程
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3. 在不同的系统中光栅的交换 ="T}mc
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