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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 :3M2zV
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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-8v$ 0'
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[attachment=120359] 97lM*7h;
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 A9'
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单光栅分析 R5c
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−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。 ,f8<s-y4Sg
−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。 =T;>$&qs
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[attachment=120360] XW
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系统内的光栅建模 r!N)pt<g
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 wYQTG*&h
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 i_Dv+^&zV
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[attachment=120361] eR P mN
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 /4J2F9:f
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3. 系统中的光栅对准 9 ?a-1
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安装光栅堆栈 np,L 39:sf
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 _PD RUJ
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 {U1
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堆栈方向 <3C ~<
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 v- M3/*
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安装光栅堆栈 mL/]an@Y
- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 &$F4/2|b%
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 y^ 7;I-
堆栈方向 |M]#D 0v
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 ^Y z.,!B[
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 k~f3~- "
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横向位置 [5K& J-W
−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。 !T;*F%G9
−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。 4|*b{N i
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 +]Ca_`
在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 pwo5Ij,~q
通过组件定位选项。 zy\ p,
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[attachment=120364] )D\cm7WX^[
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ^2Sa_.
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单光栅分析 B;Pws$J
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 59K%bz5t
系统内的光栅建模 :K&>
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 P \<dy?nZ
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 9Fb|B
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 }YUUC q&
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[attachment=120365] [DrG;k ?
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5. 光栅级次通道选择 _~!*|<A_
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方向 Z#7T!/28
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 &atT7m
衍射级次选择 ZqKUz5M4
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 <hlH@[7!
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 N<c98
备注 Eq$Q%'5*ua
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 Md a~@)7$
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6. 光栅的角度响应 &_ X6m0z
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衍射特性的相关性 +zodkB~)
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 vd 7%#sHH&
- 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。 d>"t* >i]>
- 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） 8joJ e>9VJ
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 jR~2mf!h*e
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示例＃1：光栅物体的成像 Ao%E]M
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1. 摘要 Bi?.w5
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→ 查看完整应用使用案例 |~mq+:44+
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2. 光栅配置与对准 SI_{%~k*B
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3. 光栅级次通道的选择 0 ZQ|W%tS
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 v8!
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1. 光栅配置和对准 4xLU15C
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→ 查看完整应用使用案例 \
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2. 基底处理 xQs2 )
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3. 谐振波导光栅的角响应 <Q)6N!Tp^
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4. 谐振波导光栅的角响应 P\bW k p0
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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 Tysh~C|1
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1. 用于超短脉冲的光栅 Pz3jc|Ga
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→ 查看完整应用使用案例 2#'{Q4K
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2. 设计和建模流程 , c_[`q\
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3. 在不同的系统中光栅的交换 0}$",M !p
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