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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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    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 s 4j>  
    %Mu dc  
     BW*zj=N%  
    {l1;&y?  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 0!zWXKX  
    kR_[p._  
     单光栅分析 ~p 1y+  
    −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。 (C:rH  
    −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。 %q!nTG U~  
    m8f_w  
     +*!!  
     系统内的光栅建模 =Vv{td  
    ~lL($rE  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 >]`x~cE.5  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 /za,&7sf  
     #*`|}_6L  
    K4tX4U[Z  
    { p/m+m  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 cP Y^Bf5)  
     j?,$*Fi  
    3. 系统中的光栅对准 bd9c/>&  
    <*\J 6:^n  
    $200?[  
     安装光栅堆栈 BZBsE :(F  
    −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）。 $ S49v  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ^m7PXY  
     堆栈方向 TvP# /qGgG  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ?\yo~=N^  
    $OO[C={v[  
    nk{1z\D{  
    BCj&z{5"7e  
    (1o^Dn3  
     安装光栅堆栈 ;Cy@TzO/|  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。  96BMJE'  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 MoA{ /{  
     堆栈方向 VuY.})+J:  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 N 4:'X6u;  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 (!b: gG  
    F~Li.qF  
     `#]\Wnp~y  
    Vh<`MS0X  
    C/ bttd  
     横向位置 0v_8YsZ!`$  
    −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。 W< n`[  
    −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。 xv:?n^yt.[  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 "OPUGwf  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 LWI~m2  
     通过组件定位选项。 bm4W,  
    kpdFb7>|  
    V~=)#3]`[  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     |^F-.Z  
    5c"kLq6r  
    =%3nKSg  
     单光栅分析 @2mP  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 5-OvPTY`M  
     系统内的光栅建模 cC4T3]4l'  
    - 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。 CytpL`&^]  
    - 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。 B4}XK =)  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 9<#D0hh$  
    C gx?K]>y  
     zCHr  
    pV7Gh`<y  
    5. 光栅级次通道选择 AVp [gr  
    j1ZFsTFMWp  
    1 XG-O  
     方向 {9Y'v  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ng*%1;P  
     衍射级次选择 L,6Y=?  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 yShHFlO=  
    - 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。 ju#6 3  
     备注 4i,SiFKB  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 lQ/XJw  
    Db=gS=Qm  
     *3$,f>W^  
    qx)k1QY  
    6. 光栅的角度响应 :j ~5(K"  
    akQH+j  
    hptuTBD  
     衍射特性的相关性 to3J@:V8e  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ]D%k)<YK  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 eEQ[^i  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） kre&J  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 blcKtrYg  
    *K|aK p}  
     vi8~j  
    E0Q"qEvU  
    示例＃1：光栅物体的成像 YJ$ewK4E#.  
     iIE(zw)H  
    1. 摘要 :,m)D775S  
    <+gl"lG  
     [.X%:H+  
    >Mw &Tw}o  
    → 查看完整应用使用案例     M N#C2 qz  
    (x qA.(F  
    2. 光栅配置与对准 bZ.N7X PH  
       sg{D ?zl  
    au|^V^m  
    \'Ta8  
     J\3} il N  
    [+g@@\X4  
     ;YDF*~9u  
    3. 光栅级次通道的选择 _wNPA1q0J  
    JtpY][}"~3  
     V=&,^qZ  
       ,g_onfY  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 U@MP&sdL  
     -l H>8+  
    1. 光栅配置和对准 e({fY.)SGo  
    ex \W]5  
     p{q!jm~Nq  
    YM`pNtQ  
    → 查看完整应用使用案例 8e!DDh  
     5 xDN&su  
    2. 基底处理 i ,pN1_-  
    vt@Us\fI  
     ]"Y%M'  
    Eqbe$o`dd  
    3. 谐振波导光栅的角响应 H'{?aaK|t  
    k0_$M{@Y  
     XcMJD(!  
    M J,ZXJXs  
    4. 谐振波导光栅的角响应 BD7@Mj*|  
    _]xt65TL  
     4iNbK~5j  
       .^lb LN^2  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 3;MjO*-  
     +}QBzGW`  
    1. 用于超短脉冲的光栅 NOr <,  
    ny(GTKoUz  
    g'ZMV6b?K  
    @f{_=~+  
    →     查看完整应用使用案例     ncattp   
    c~UAr k S  
    2. 设计和建模流程 D2</^]3Su  
    iv:/g|MBI&  
     F|?'9s*;6G  
    kAN;S<jSE  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 $tCcjBK\  
    OR\DTLIl  
     *Z`XG_s5  
     
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