| infotek |
2023-09-20 08:22 |
光学系统中的光栅建模——实例讨论
1. 摘要 k)V%.Eobf
O) u M&B=
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。 `;CU[Ps?]
[?@wCY4=
[attachment=120359] XFTM T'9
_-J @$d%
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 az;jMnPpR5
\%Rta$ O?S
单光栅分析 ~<-
ci
−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。 /^ 3oq]
−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。 9[{>JRm.
B"9hQb
[attachment=120360] ;nKH m
系统内的光栅建模 Jx$#GUl#j
<>i+R#u{
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 @1?]$?u&
−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。 (TNY2Ke2 8
S<!_
u q
[attachment=120361] !5%5]9'n@*
%Rep6=K*$
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。 |;9 A{#zM
hdtnC29$
3. 系统中的光栅对准 zk'K.!
`^
2{B ( j&{
4ylDD|) rO
安装光栅堆栈 C<t'f(4s`u
−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）。 (F[/~~
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 V<2fPDZ
堆栈方向 VNrO(j DUv
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 04PoBv~g
#;LMtDaL
[attachment=120362] <cv2-?L{
M2E87w
2U v3_i<
安装光栅堆栈 d&T6p&V$
- 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）。 [AX"ne# M*
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 dH2]ZE0V
堆栈方向
Q
A) 9
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 ^jha:d
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 ,3]?%t0xe
:#w+?LA*
[attachment=120363] +*_fN ]M
f']sU/c=
EARfbb"SG7
横向位置 K)Zkj"y
−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。 & cu] vw
−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。 L)/6kt=
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 S@c\|
在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 <DXmZ1
通过组件定位选项。 "VDk1YX_&l
o9 i#N
[attachment=120364] e MN+qkvH
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 9eGCBVW:*
h7EUIlh"
Bn1L?>G
单光栅分析 b ~/W np5
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 u%=bHg
系统内的光栅建模 oE!hF }O
- 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。 ]HyHz9QkL
- 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。 W1?!iE~tO
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 |I}A> XG
0):uF_t<
[attachment=120365] TZh\#dp4l
|7QVMFZ
5. 光栅级次通道选择 U~{Sa+
[xtK"E#
%Lp2jyv .
方向 DYo <5^0
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 [|a(
y6Q
衍射级次选择 *MYt:ms
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 y _'e yR@)
- 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。 _x\-!&[p
备注 \|eJJC
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 U_ x0KIm
/B,B4JI)/
[attachment=120366] =$b-xsmeG
2q"_^deI5*
6. 光栅的角度响应 0rk u4T
/rIm7FW)
]`zjRRd
衍射特性的相关性 N@cMM1
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 .-. q3ib
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 |`w$|pm=
- 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） x*unye7
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 CV!;oB&
h'B9|Cm
[attachment=120367] DUZQO{V
j6n2dMRvSE
示例＃1：光栅物体的成像 h`?y 2?O
,dHP`j ?
1. 摘要 D ^,\cZbY
D3 %l4.h
[attachment=120368] cwu$TP A>
n&_YYEHx
→ 查看完整应用使用案例 <9@&oN+T
Z,0O/RFJ.q
2. 光栅配置与对准 HG3.~ 6X
3%XG@OgP
[attachment=120369] d4d\0[
TkA9tFi
[attachment=120370] UUl*f!&
o
[attachment=120371] 'oC$6l'rQ
HjV\lcK:v
3. 光栅级次通道的选择 5\VxXiy 0
mYX56,b}5
[attachment=120372] M|U';2hZN:
-{!&/ ;Z
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 m H'\:oN
HKpD 2M
1. 光栅配置和对准 w3<Z?lj:
9U]pH%.9
[attachment=120373] > P(eW7RL
wOjv[@d
→ 查看完整应用使用案例 !lo O%3 _)
D2 Y&[zgv
2. 基底处理 ~Y% :
3
j\!
e9 M
[attachment=120374] jUY F.K&
GXO4x|08F
3. 谐振波导光栅的角响应 6%>/og \%
DK)u)?!
[attachment=120375] HH7[tGF
yP
x\ltG3
4. 谐振波导光栅的角响应 M z9 3
.
/Y&\ <
[attachment=120376] ^ b@! dS
/n(9&'H<
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 s){Q&E~X
0 X.TF
1. 用于超短脉冲的光栅 {-Yee[d<?
~fBex_.o*
[attachment=120377] U>oW~Z
&uPDZ#C-
→ 查看完整应用使用案例 Q ]/B/
NJ<N %hcjK
2. 设计和建模流程 D
0
# aa1<-&H
[attachment=120378] $1~c_<DN
>ZX|4U[$P
3. 在不同的系统中光栅的交换 YtMlqF
*y{+W
[attachment=120379]
|
|