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infotek 2025-10-15 08:08

光学系统中的光栅建模——实例讨论

1. 摘要 IBqY$K+l  
yRYWx` G  
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。 A1q^E(}O  
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]Rye AJ3  
1FJ[_ l  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 $imx-H`|  
d0B+syl&4l  
 单光栅分析 K[[k,W]qb  
−通过主窗口“光栅”菜单,可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 [!le 9aNg  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性,例如衍射角度和效率。 ) b10%n^  
R u5&xIQ  
=#tQIhX`  
 系统内的光栅建模 _Pkh`}W:  
TJpv"V  
−在常规光学设置中,可以将光栅组件插入系统的任何位置。 /;4MexgB%  
−这样可以对系统内的光栅进行建模,从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 w#T,g9  
l:eNu}{&  
H1nQ.P]_  
<<6w9wNon  
两种建模方法通常可以一起使用,如先优化光栅结构本身,然后将其插入系统。 3\+p1f4  
fYy.>m+P1  
3. 系统中的光栅对准 d mz3O(]$  
1%"` =$q%  
?U08A{ c  
 安装光栅堆栈 CK(ev*@\D,  
−为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 L_mqC(vn  
−参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 Y2-bU 7mo  
 堆栈方向 3(+#^aw  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 S=p u  
(OB8vTRXP  
YZRB4T9  
}yw;L(3  
 安装光栅堆栈 h<;[P?z  
- 为了描述系统内的光栅,光栅堆栈始终固定在参考表面上(仅平面)。 LFyceFbm  
- 参考面在3D系统视图中可视化,并有助于对齐光栅。 4P!DrOB  
 堆栈方向 Fz&ilB  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 Qiw4'xQm  
- 更改此选项时,必须注意嵌入介质设置。 v4_OUA>z,  
T''+zk  
C-u/{CP  
NCnId}BT  
/\cu!yiX  
 横向位置 Lc<xgN+cJ  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时,必须考虑光栅的横向位置。 I&8SP$S>J  
−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。 |HG b.^f?  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 jHlOP,kc  
 在堆栈设置中(不同光栅选项可能有所不同)或 :ZS 8Zm"  
 通过组件定位选项。 |.O!zRm  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理
FJ~_0E#L  
A}bHfn|  
mqk(UOK`  
 单光栅分析 <nTmZ-;  
- 通常,衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 19 wqDIE0  
 系统内的光栅建模 C6UMc} 9h  
- 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。 '0')6zW5s  
- 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。 2~WFLD  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 I"32[?0 (;  
ht3T{4qCS  
P!+nZXo  
N~; khS]  
5. 光栅级次通道选择 .(7C)P{ .0  
ix7 e] )m(  
Cxk$"_  
 方向 !N8)C@=  
- 输入场可从正面或背面照射光栅,并可反射或透射。 gSr}p$N  
 衍射级次选择 nj^q@h  
- 对于方向组合,可能会有多个衍射级。 _SIs19"lR  
- 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。 _lPl)8k  
 备注 8#]7`o  
- 在FMM计算中,光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 &O6;nJEI  
FW)^O%2s  
3H'nRK},  
#EmffVtY  
6. 光栅的角度响应 _A,-[*OKI  
lii ]4k+z  
Md>f  
 衍射特性的相关性 7t-*L}~WA  
- 对于给定的光栅,其衍射特性与入射场相关。 B2G5h baA  
- 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。 $]%<r?MUb-  
- 为了解决与角度有关的衍射行为,可能需要指定k域中的采样点(等效于角度空间) n `m_S  
- 对于给定的输入场,VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 adO!Gs9f?  
noaN@K[GO  
9U7Mu;4  
8 5%Pq:E  
示例#1:光栅物体的成像 /;<e.  
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1. 摘要 F8S~wW=\w  
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→ 查看完整应用使用案例
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2. 光栅配置与对准 1akD]Z  
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3. 光栅级次通道的选择 ''(fH$pY  
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示例2:波导谐振光栅的角灵敏度测试 HzD>-f  
Sv~YFS :oy  
1. 光栅配置和对准 X(r)Z\  
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→ 查看完整应用使用案例 i{ t TUA  
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2. 基底处理 M^j<J0(O  
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3. 谐振波导光栅的角响应 Y!++C MzU  
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F=oHl@  
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4. 谐振波导光栅的角响应 qDby!^ryc  
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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 94T}iY.  
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1. 用于超短脉冲的光栅 8_xnWMOe  
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查看完整应用使用案例
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2. 设计和建模流程 IXGW2z;  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 ;EK(b  
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