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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 ]O{i?tyX
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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。 C#8A|
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[attachment=120359] )wXE\$
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 R4T@ ]l&W
H:OpS-b
单光栅分析 nLmF5.&
−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。 W /*?y &
−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。 ';!-a] N
rA^=;?7Q
[attachment=120360] t: oQHhO?
系统内的光栅建模 .z=%3p8+
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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。 @t@B(1T
−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。 Rkp
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[attachment=120361] N=7iQ@{1
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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。 D?8(n=#[
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3. 系统中的光栅对准 Yyd]s\W
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安装光栅堆栈 iq?T&44&
−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）。 s$, G5Feub
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 e igVT4
堆栈方向 4mKH
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−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 H+-x.l`
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[attachment=120362] `p1B58deC
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安装光栅堆栈 MM* ~X"A
- 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）。 W}"tf
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- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 $E[M[1j
堆栈方向 h oM%|,0
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 G@Sqg
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 Iz83T9I&
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横向位置 %`K{0b
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 fAz4>_4
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 E.sZjo1
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 w ^^l,
在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 6uKth mr
通过组件定位选项。 sZxTsUW
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[attachment=120364] 9I q<*\V 4
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 xLLTp7b(
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单光栅分析 hO{&bY0
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 0VNpd~G$
系统内的光栅建模 ?u;m
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- 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。 s-(c-E09
- 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。 -sdzA6dp
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 S.`hl/
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[attachment=120365] %.wR@9?
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5. 光栅级次通道选择 -P-8D6
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=./PY1 0'
方向 fv+d3s? h
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ,)!%^ ~v
衍射级次选择 ePl+ M
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 R]Z#VnL@qz
- 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。 {oF;ZM'r
备注 1JdMw$H
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 $%!06w#u
_
W#Km
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6. 光栅的角度响应 0S4Y3bac&
B0p;Zh
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衍射特性的相关性 }.U(Gxu$
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Z+EZ</'(a
- 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。 ,' t&L]
- 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） bG* l_
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 "X._:||8
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[attachment=120367] f\=,_AQ
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示例＃1：光栅物体的成像 [ + CFQf>
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1. 摘要 bA$ElKT
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[attachment=120368] >gq=W5vN(
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→ 查看完整应用使用案例 EbVC4 uY
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2. 光栅配置与对准 Q>;Aq!mr=
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[attachment=120369] w)qmq
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[attachment=120370] |HJ`uGN<b
[attachment=120371] '4 3U v
pNuU{:9 B0
3. 光栅级次通道的选择 U UtS me
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[attachment=120372] 0R+p\Nc&1
OI:=>Bk
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 + !`$(
LV0gw"
1. 光栅配置和对准 P@n
rcgM.
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[attachment=120373] Bd;EI)JT
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→ 查看完整应用使用案例 DIvxut
L8zMzm= -
2. 基底处理 DAtAc(05)
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[attachment=120374] zH~g5xgh
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3. 谐振波导光栅的角响应 LS# _K -
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[attachment=120375] {S%;By&[
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4. 谐振波导光栅的角响应 @Y(7n/*
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[attachment=120376] n4"xVDL
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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 *>o@EUArN
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1. 用于超短脉冲的光栅
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[attachment=120377] eD^ (*a>(
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→ 查看完整应用使用案例 `sRys oW
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2. 设计和建模流程 [E}pU8.t 6
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[attachment=120378] $"=0{H.?
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3. 在不同的系统中光栅的交换 PbMv M
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[attachment=120379]
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