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    [技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

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    离线infotek
    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2022-05-17
    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。 : _^0'ULP  
    R5K-KSvW  
     &$m=^  
    i0'Xy>l  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 f^!11/Wv  
    q8?= *1g  
     单光栅分析 c>S"`r  
    −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。 Kd/[ Bs%  
    −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。 Sf'i{xye  
    6; 5)/q  
    ,b6kTQq  
     系统内的光栅建模 QJ a4R  
    n5egKAgA  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 0 OAqA?Z  
    −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。 |"CJ  
     $/[Gys3"  
    wi\z>'R  
    ;48P vw>g}  
    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。 :3a&Pb*PL  
     ;'=VrE6  
    3. 系统中的光栅对准 7.Ml9{M/i  
    S)"##-~`T  
    9m\)\/V  
     安装光栅堆栈 |.b%rVu  
    −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）。 0W~.WkD  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 H\)gE>  
     堆栈方向 <#xrrRhm}  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 20rN,@2<  
    <G\ <QV8W  
    +"YTCzv;t  
    3D 9N: c  
    F~z_>1lpP&  
     安装光栅堆栈 UvPp~N 7,  
    - 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）。 fd?bU|I_2  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 DH\wDQ  
     堆栈方向 I:F'S#  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 h`?y2?O  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 ,dHP`j ?  
    4id3P{aU  
     T(Y}V[0+  
    tgO+*q5B  
    cwu$TP A>  
     横向位置 n&_YYEHx  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 }  c{Fa&  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 Z,0O/RFJ.q  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 1KW3l<v-6  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 3%XG@OgP  
     通过组件定位选项。 UG6M9  
    TT|-aS0l(u  
    b\1+kB/8  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     wX-RQ[2X  
    davvI$TA  
    +->\79<#V(  
     单光栅分析 ]|,vCKju  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 S&n[4*  
     系统内的光栅建模 clHM8$  
    - 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。 (tJ91SBl  
    - 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。 "VV914*z  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 +jcdf}  
    ^[en3aQ  
     NeY"6!;k  
    r k@UsHy  
    5. 光栅级次通道选择 DWuRJ  
    /M 0 p_4  
    F b1EMVu  
     方向 ,MRvuw0P  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 f](I.lm:  
     衍射级次选择 YjFWC!Qj$  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 =Wj{]&`  
    - 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\6BTs  
     备注 h:f;mn?x  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 _]P a>8X*  
    ]+AAT=B<!  
     Dft4isyt^  
    s}jlS  
    6. 光栅的角度响应 zgK;4 22$m  
    U%L -NMe  
    r9?o$=T  
     衍射特性的相关性 B-$+UE>%  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 i9KTX%s5^  
    - 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。 $;y1Q iel  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） ` %uK0qw"  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 INOH{`}Ew  
    B0v|{C   
     E evw*;$x  
    rrAqI$6  
    示例＃1：光栅物体的成像 rmoJ =.'  
     {ZG:M}ieN  
    1. 摘要 =m~ruZ/  
    6>s=Ci ZB  
     W;.{]x.0  
    Uh*@BmDA  
    → 查看完整应用使用案例     N^lAG"Jao[  
    mzu<C)9d,  
    2. 光栅配置与对准 w3d34*0$  
       o,J^ e_  
    mdaYYD=c%  
    G&jZ\IV  
     J=@xAVBc  
    ?;_H{/)m  
     *(icR  
    3. 光栅级次通道的选择 S4)A6z$  
    vffH  
     )&Mq,@  
       w?_`/oqd|  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 SAy{YOLtl  
     l**3%cTb  
    1. 光栅配置和对准 '<W<B!HP5Z  
    i$["aP~G  
     &5d\~{;  
    TywK\hH  
    → 查看完整应用使用案例 Si]X rub  
     QhsVIta  
    2. 基底处理 J B(<.E 2  
    'aZAS Pn[  
     lQWBCJ8y  
    7/ t:YBR  
    3. 谐振波导光栅的角响应 8A!'I<S1  
    i+I0k~wY  
     u3ST;  
    L/%Y#  
    4. 谐振波导光栅的角响应 @gEr+O1K(  
    &1l~&,,  
     ~@@ Z|w  
       "Vx6 #u@}  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 a(f(R&-:$Y  
     tJAnuhX  
    1. 用于超短脉冲的光栅 z-I|h~ii  
    NZP7r;u  
    f]]f85  
    `|,Bm|~:  
    →     查看完整应用使用案例     \f<z*!,D$  
    ZL,8,;]  
    2. 设计和建模流程 &}E:jt}  
    Fo(y7$33*  
     DL1 +c`d  
    ` .$&T7  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 9$wAm89  
    %i595Ij-]  
     Sk$KqHX(  
     
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