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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 U'=8:&
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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。 j|KDgI<0
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 NtM>`5{?
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单光栅分析 d5^^h< '
−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。 :i&]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。 p_I^7 $
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系统内的光栅建模 G2|jS@L#
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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。 _:[@zxT<x
−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。
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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。 p3vf7 eqn
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3. 系统中的光栅对准 lJ;Wi
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安装光栅堆栈 Z"VP<-
−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）。 i.^ytbH
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 =803rNe
堆栈方向 UN'n~d @~
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 (iq>]-=<
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安装光栅堆栈 t+a.,$U
- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 F ` 7 v
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 l/={aF7+
堆栈方向 x/?ET1iGt
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 >e {1e
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 Bf*>q*%B{
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横向位置 u9~5U9]O%6
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 \96\!7$@O
−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。 US$$ADq
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 ! 64Tx
在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 _Z(t**Zh6y
通过组件定位选项。 Dizz ?O
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 kBZ1)?
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单光栅分析 rnZ $Qk-H
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 %g@?.YxjT
系统内的光栅建模 > [Vc$[62
- 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。 X8ulaa
- 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。 $A?9U}V#^
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 V<UChD)N `
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5. 光栅级次通道选择 Qn8x e,
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方向 iv >MIdI m
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 :m<&Ff}
衍射级次选择 $Wj= V
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 k^Qf |
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。
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备注 gl+d0<R zw
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 I Id4w~|
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6. 光栅的角度响应 ]i#p2?BR
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衍射特性的相关性 tfU*U>j
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 M?lh1Yu"
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 % [$HX'Y
- 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） m'N AM%$}J
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ) bF l-
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示例＃1：光栅物体的成像 ,Iy c0
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1. 摘要 ~`AB-0t.u
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[attachment=120368] <}J !_$A
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→ 查看完整应用使用案例 m,Y/ke\
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2. 光栅配置与对准 S=k!8]/d|
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3. 光栅级次通道的选择 NTt4sWP!I
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 D;!sH?J@ +
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1. 光栅配置和对准 /f[Ek5/-0
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→ 查看完整应用使用案例 ]Uwp\2Bc
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2. 基底处理 t +KW=eW
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[attachment=120374] i?/Q7D<P
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3. 谐振波导光栅的角响应 5}G_2<G
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4. 谐振波导光栅的角响应 :=B.)]F.)
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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 : \~>7VFg
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1. 用于超短脉冲的光栅 J6CSu7Voa
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[attachment=120377] g}hUCx(
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→ 查看完整应用使用案例 Tg^8a,Lt
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2. 设计和建模流程 G|jHic!
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[attachment=120378] X.#*+k3s0
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3. 在不同的系统中光栅的交换 fcdX j_u
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[attachment=120379]
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