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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。 ;R- z3C  
    E%v[7 ST  
     {(zL"g46  
    S)AE   
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 qLktMp_  
    e\bF_ N2VA  
     单光栅分析 fb S.  
    −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。 "~,(Xa3x  
    −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。 \2LA%ZU  
    ?;r7j V/`j  
      !AD,  
     系统内的光栅建模 FL_ arhrqD  
    14)kKWG  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 oR%E_g?mI~  
    −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。 A<G ;  
     66y,{t  
    R/KWl^oNj  
    :-jP8X  
    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。 $@ #G+QQ_  
     E(K$|k_>  
    3. 系统中的光栅对准 B2+_F"<;  
    Jut'xA2Dr  
    Z;> aW;Wt  
     安装光栅堆栈 (V |q\XS  
    −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）。 , ?s k J  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 qm&53  
     堆栈方向 Q,LWZw~"  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 7*8nUq  
    &^Q~G>A  
    XzRWY\x  
    j?` D\LZhf  
    C@:N5},]  
     安装光栅堆栈 5<'Jd3N{&  
    - 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）。 -wHGi  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 q|Tk+JH{5  
     堆栈方向 FU3IK3}  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 Q?'W >^*J  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 <PA$hTYM  
    ^L2Zo'y [  
     :.o0<  
    !QzMeN;D  
    j1C0LP8  
     横向位置 bsS| !KT  
    −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。 5;%xqdD  
    −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。 (6_/n&mF  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 |H I A[.q  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 l~ >rpG  
     通过组件定位选项。 ToCfLJ?{  
    e @MCumc~+  
    >L3p qK   
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     M)It(K8R  
    2Uw}'J_N  
    +hYmL Sq  
     单光栅分析 "PM:&v  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 J-,X0v"  
     系统内的光栅建模 Wa<NId  
    - 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。 ]?5@ObG  
    - 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。 %JU23c*  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 %x)U8  
    [&59n,R`  
     2+rao2  
    Jrrk$0H^~  
    5. 光栅级次通道选择 Kd21:|!t^  
    j7%%/%$o[  
    IBHG1<3  
     方向 nK; rEL  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 SVeU7Q6-  
     衍射级次选择 r/w@Dh]{_  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 p_ y*-,W (  
    - 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。 Pg}G4L?H;J  
     备注 &l)v'  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 (9QRg;   
    .jU0Hu{F4  
     W_lNvzag  
    Ji:@z%osr  
    6. 光栅的角度响应 z?g4^0e  
    (3S/"ZE  
    2]KPW*V  
     衍射特性的相关性 3W00,f^9  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 JVYYwA^ .  
    - 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。 9Ei#t FMc  
    - 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） H`..)zL|  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 .=<pU k 3G  
    BuO J0$  
      D -EM  
    )O'<jwp$  
    示例＃1：光栅物体的成像 y 9mZQq  
     m$j;FKz+|  
    1. 摘要 M& L0n%,y5  
    `{[C4]Ew/  
     -B! TA0=oJ  
    EnAw8Gm*  
    → 查看完整应用使用案例     $VNn`0^gF  
    'GT`% ck  
    2. 光栅配置与对准 2(xKE_|  
       Y)5}bmL  
    q&x#S_!  
    H*<dte<  
     .;Yei6H  
    61 |xv_/  
     :36^^Wm  
    3. 光栅级次通道的选择 k82LCV+6  
    bm|8Jbsb&  
     Sv",E@!f  
       dg<fUQ  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 =l{KYv  
     @1X1E 2:  
    1. 光栅配置和对准 lsf?R'1  
    *Ux"3IXO  
     [X\2U4  
    l;i u`  
    → 查看完整应用使用案例 wEqCuhZ  
     Tl-B[CT  
    2. 基底处理 s_ $@N!  
    KLB?GN?Pb  
     ~<-h# B  
    8=VX` X  
    3. 谐振波导光栅的角响应 $80/ub:R  
    J>&GP#7}  
     ;B@l0)7(x  
    eZo%q,L  
    4. 谐振波导光栅的角响应 )Qp?LECrt  
    w=5qth7  
     ~d]7 Cl  
       *?\Nioii  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 s4*,ocyBP  
      }2"k:-g  
    1. 用于超短脉冲的光栅 l1-FL-1  
    ggWfk  
    4G2V{(@QiZ  
    %hh8\5l.:  
    →     查看完整应用使用案例      \ Ld7fP  
    %kT:"j(xW  
    2. 设计和建模流程 6OUj c  
    /PlsF  
     S{06bLXU"  
    1:8: yFV  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 HF:PF"|3  
    KYaf7qy]  
     I Cs1=  
     
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