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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 {^WK#$]
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光栅是当前光学中最常用的衍射光学元件。如今已常用于复杂光学系统，与其他组件协同作用。因此，迫切需要对系统内部的光栅进行分析，从而评估系统的性能。我们将通过实例说明如何在VirtualLab Fusion对系统中的光栅建模。并将对光栅的对准、光栅级次通道设置以及光栅角度响应等问题进行讨论。 hOY@vm&
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[attachment=120359] mn7I# ~
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 C !j3@EZ$
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单光栅分析 ppyy0E^M
−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。 'D+xs}\
−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。 ye^x>a['
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[attachment=120360] IT| h;NUG
系统内的光栅建模 2d D" ^z{
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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。 9/k2 zXY
−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。 @d WA1tM
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[attachment=120361] )|~&(+Q?]
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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。 ;6 G]~}>o
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3. 系统中的光栅对准 f%]@e9dD
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安装光栅堆栈 Dvg'
−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）。 d@Z DIy
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 zg2d}"dV
堆栈方向 3:,%># "
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 LT%~C uf
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[attachment=120362] QVT0.GzR
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安装光栅堆栈 xV >
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- 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）。 #{6VdWZ
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 +^AdD8U
堆栈方向 K *@?BE
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 A;co1,]gR
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 q[U pP`Z%
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[attachment=120363] sp\6-*F
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横向位置 v}DNeIh~
−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。 NS[ Z@ @
−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。 1uo- ?k
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 O60T.MM`
在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 OLG)D#m(4/
通过组件定位选项。 mS%4
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[attachment=120364] 5RT# H0/+
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 AF:_&gF
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单光栅分析 a!o%x
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 }R* %q
系统内的光栅建模 t]B`>SL3W
- 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。 w"v96%"Y
- 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。 qjRbsD>
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 YIN* '!N
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[attachment=120365] K"l~bFCZ8
L 0 Ckw},,
5. 光栅级次通道选择 R&!;(k0
M&iXdw&
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方向 gYt=_+-
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 m+M^we*R
衍射级次选择 U R^r>
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 +P))*0(c_
- 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。 remc_}`w
备注 zeGWM,!
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 56Lxr{+X
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[attachment=120366] W2<' b05
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6. 光栅的角度响应 _E9[4%f
VK/L}^=GOO
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衍射特性的相关性 hrX/,D -c
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Wt%Wpb8
- 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。 0s8fF"$
- 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） N(i.E5& 9
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ce$ [H}rDB
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[attachment=120367] GN(,` y
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示例＃1：光栅物体的成像 dOaOWMrfdf
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1. 摘要 .8'c
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[attachment=120368] MHp:".1
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→ 查看完整应用使用案例 J<0sT=/2$
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2. 光栅配置与对准 D<70rBf2
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[attachment=120369] uju'Bs7
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[attachment=120371] m Y=sh{ir
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3. 光栅级次通道的选择 K:13t|
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[attachment=120372] CY=lN5!J
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 $J<WFDn9
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1. 光栅配置和对准 #t2N=3dOj
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[attachment=120373] du0o4~-
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→ 查看完整应用使用案例 W NeB thq6
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2. 基底处理 X n~\Vb
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[attachment=120374] :W>PKW`^
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3. 谐振波导光栅的角响应 !ni
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[attachment=120375] @#^Y#
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4. 谐振波导光栅的角响应 a~R.">>$
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[attachment=120376] RnC+]J+?4
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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 > \~Er@
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1. 用于超短脉冲的光栅 E`xpZ>$mPx
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[attachment=120377] LPs5LE[Pm
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→ 查看完整应用使用案例 IM M+g]#e
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2. 设计和建模流程 Xf"<
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[attachment=120378] K;Hgq4
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3. 在不同的系统中光栅的交换 Yv)c\hm(7j
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[attachment=120379]
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