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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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    光券
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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。 G1G*TSf  
    pd}Cg'}X  
     Y|~+bKa  
    +AYB0`X)  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ;%!]C0 ?  
    :EV*8{:aLU  
     单光栅分析 Z!2%{HQ=q  
    −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。 @ ('/NjTZ  
    −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。  &sg~owz  
    0YO/G1O&  
    %JPBD]&M  
     系统内的光栅建模 Z \>mAtm  
    rObg:(z&\  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 LGq T$ O|  
    −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。 "I0F"nQ  
     ,dXJCX8so  
    L&hv:+3N  
    GGez!?E%  
    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。 pYz\GSd  
     )6*)u/x:  
    3. 系统中的光栅对准 1h#e-Oyff  
    U o[\1)  
    wf2v9.;X:<  
     安装光栅堆栈 R3hyz~\x&  
    −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）。 'g:.&4x_w  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 'f-8P  
     堆栈方向 8 t`lRWJ  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 J=6( 4>  
    hj,yl&  
    1C+d&U  
    Sy"!Q%+ |  
    @G^m+-  
     安装光栅堆栈 U?=-V8#M|  
    - 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）。 wyB  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 vbEO pYCS  
     堆栈方向 k\Z7Dg$\D  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 f"R'Q|7D  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 s y>}2orj~  
    S#*aB2ZS  
     s@(ME1j(U!  
    N2 .Ym;^  
    w7Ij=!)  
     横向位置 @{U@?6eZ  
    −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_;A~iI7  
    −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。 c' Q4Fzj0'  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 L\xR<m<,  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 "Z)zKg  
     通过组件定位选项。 J*4T| #0  
    nrKir  
    ..Bf-)w  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     t&Jrchk  
    %+@<T<>J<k  
    |p`}vRv Uh  
     单光栅分析 y'C  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Ou{VDE  
     系统内的光栅建模 =0mn6b9-=  
    - 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。 o^W.53yX  
    - 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。 FD/=uIXH2  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 R5=M{  
    eFC~&L;  
     v]y=+* A  
    88Vl1d&b  
    5. 光栅级次通道选择 _2X6c,  
    X3m)  
    Y'yGhpT~  
     方向 @T%8EiV  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 <Aqo[']  
     衍射级次选择 MH/bJtNq  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 $l_\9J913  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 BG/RNem  
     备注 %R  P\,|  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 L[tq@[(IJ  
    [D2<)  
     Y%^qt]u.8  
    5%"sv+iO  
    6. 光栅的角度响应 Q2"K!u]  
    !:Ob3Mq\  
    )i<Qg.@MX  
     衍射特性的相关性 A`*Sx"~jdx  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 HjY! ]!4p  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 9JJk\,  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） 9\>{1"a  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 _8e0vi!~2  
    |%uy{  
     V W(+sSQ  
    O+t'E9Fa  
    示例＃1：光栅物体的成像 =g$%jM>35  
     ?@QcKQ@  
    1. 摘要 D~)bAPAD  
    8aTo TA7JA  
     A'n{K#  
    \7G.anY  
    → 查看完整应用使用案例     mXI'=Vo!S  
    x{S2   
    2. 光栅配置与对准 " f.9u  
       7GRPPh<4  
    d(C5i8d  
    '^(qlCI  
     ]{18-=  
    x5b .^75p$  
     3*N0oc^m  
    3. 光栅级次通道的选择 (#nB90E{*  
    W!JEl|]  
     JtxitF2  
       @_ Tq>tOr&  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 0qL.Rnt  
     n@J>,K_B  
    1. 光栅配置和对准 ,3W,M=j)  
     NG?g(  
     V!QC.D<  
    ppnl bL^*  
    → 查看完整应用使用案例 =d/$B!t{  
     _% i!LyG  
    2. 基底处理 @ssT$#)$!  
    $Y8iT<nP  
     Se>v|6  
    &3:<WU:U  
    3. 谐振波导光栅的角响应 !e}4>!L,(^  
    #lF 2q w  
     !*o{xq   
    !J[!i"e  
    4. 谐振波导光栅的角响应 >XW-W  
    &.JJhX  
     ;#=y5Q4  
       _z>%h>L|g  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ^(KDtc  
     Nb)Mh  
    1. 用于超短脉冲的光栅 9]:F!d/  
    7V&ly{</  
    pW_mS|  
    <tdsUh:?&  
    →     查看完整应用使用案例     Kf`/ Gc!  
    TjOK8 t  
    2. 设计和建模流程 \zhCGDm1_  
    68~5Dx  
     f{h2>nEj \  
    e^UUR-K%  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 py6O\` \  
    5m\)82s  
     VP*B<u  
     
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