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2023-09-20 08:22 |
光学系统中的光栅建模——实例讨论
1. 摘要 .RWBn~b#I
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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。 _gGy(`
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[attachment=120359] 8c|IGC
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 [1UqMkXtf
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单光栅分析 Hf-F-~ E
−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。 Mk9 kGP%
−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。 t2SZ]|C
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[attachment=120360] j{Fo 6##
系统内的光栅建模 8Z!ea3kAT
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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。 2Ls<OO
−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。 |5/[0V-vy
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[attachment=120361] Ji[w; [qL
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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。 WE7l [<b
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3. 系统中的光栅对准 } 00e @a
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安装光栅堆栈 NE4fQi?3
−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）。 %dU }GYL_
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 eB V{B70k
堆栈方向 Y"jDZG?
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Wd}mC <rv1
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安装光栅堆栈 *^uj(8U
- 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 hup %F
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 aVYUk7_ <
堆栈方向 bH{aI:9Fb
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 \PONaRK|[z
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 }BrE|'.j'
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横向位置 ;"
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−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。 d"UW38K{
−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。 ,]mwk~HeF
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 sriz
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在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 n4 @a`lN5g
通过组件定位选项。 }A7qIys$4
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 @RIEO%S
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单光栅分析 =7Vl{>*1N
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Zg&\K~O C
系统内的光栅建模 {UBQ?7.jE
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 I)6Sbt JV^
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 ef;L|b%pp
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ~,68S^nP)H
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[attachment=120365] Z D%_PgiT
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5. 光栅级次通道选择 'kvFU_)
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方向 R?~h7 d
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 "D(8]EG=
衍射级次选择 1cBhcYv"
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 tC:,!4 P$
- 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。 7$W;4!BN*
备注 d $rUxqB.
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 q {/Jw" e
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[attachment=120366] Y B~t|m65
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6. 光栅的角度响应 y32++b!
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衍射特性的相关性 2^#UO=ct
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 d5"EvT
- 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。 aiZo{j<6
- 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） NJf(,Mr*|
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 *P R_Y=v%
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[attachment=120367] ` ]P5,
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示例＃1：光栅物体的成像 :n9xH
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1. 摘要 2{B ( j&{
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[attachment=120368] (F[/~~
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→ 查看完整应用使用案例 JkDPu TXD
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2. 光栅配置与对准 @" 0tW:
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[attachment=120369] kq% gY
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[attachment=120370] afF+*\xXN
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3. 光栅级次通道的选择 i<wU.JX&h
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[attachment=120372] w"a 9'r
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 @?3vRs}h
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1. 光栅配置和对准 K@jSr*\'
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[attachment=120373] S -6"f /
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→ 查看完整应用使用案例 @0ov!9]Rw-
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2. 基底处理 aXIB ) $1
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[attachment=120374] |rxKCzjm
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3. 谐振波导光栅的角响应 'l'
X^LMD
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[attachment=120375] 'G l;Ir^
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4. 谐振波导光栅的角响应 EItxRHV5
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[attachment=120376] K =tx5{V
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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 U+.PuC[3
Yz2{LW[ K
1. 用于超短脉冲的光栅 U6juS/
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[attachment=120377] #.)xm(Ys
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→ 查看完整应用使用案例 C|4 U78f{
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2. 设计和建模流程 h-r 6PY=i
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3. 在不同的系统中光栅的交换 1 [fo'M
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[attachment=120379]
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