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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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    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。 bzpi7LKN  
    ){GJgk|P  
     =z5=?  
    [ x>Pf1  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 f|~'(~Sr  
    L`M{bRl+1  
     单光栅分析 N/-(~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。 suQ`a_ zJ  
    −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。 tx;2C|S$oU  
    t#M[w|5?  
    G{.=27  
     系统内的光栅建模 FBP # _"z  
    O^c?w8   
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 n S$4[!0  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 CNuE9|W(vI  
     dT1UYG}>j  
    \W_ Dz*N  
    *W2] Kxx*  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 \zcSfNE  
     LkeYzQH/l  
    3. 系统中的光栅对准 M&zB&Ia"'  
    rfdA?X{Q0  
    MeV4s%*O+  
     安装光栅堆栈 ZyU/ .Uk  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 OvdBUcp[  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 :;#^gv H  
     堆栈方向 h Q Att  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 9[{q5  
    5FJ%"5n&  
    Lo'G fHE  
    tm34Z''.>  
    ViOXmK"  
     安装光栅堆栈 Qmd2C&Xw  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 /jaO\t'q  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 `h'Ab63  
     堆栈方向 !`U #Pjp.  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 BR6HD7G  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 P'5Lu  
    4wS!g10}  
     muK)Y w[#N  
    F":dS-u&L  
    R$/q=*k  
     横向位置 `ER#S_}  
    −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。 '+|uv7|+v  
    −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。 O>wGJ.  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 kYS\TMt,C  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 UA0R)BH'  
     通过组件定位选项。 bnp:J|(ld  
    z1e+Ob&  
    odeO(zuU  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     ='/#G0W  
    {=^<yK2q  
    cJ,`71xop,  
     单光栅分析 2zjY|g/  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 TTxSl p2=;  
     系统内的光栅建模 kvN6K6  
    - 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。 ]_ y;Igaj  
    - 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。 Q!fk|D+j  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 x6yO2Yo  
    a'G[ !"  
     e+MsFXnB8  
    Iak06E  
    5. 光栅级次通道选择 {>&M:_`k  
    z\IZ5'  
    y3 S T"U  
     方向 6 1K:SXj  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 No/D"S#  
     衍射级次选择 6:TA8w|  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 L-3wez;hm  
    - 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。 BI6`@}%7>  
     备注 0c#|LF_  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 tUFXx\p  
    Yceex}X*5  
     P6ugbq[x#e  
    ~qW"v^<  
    6. 光栅的角度响应 ) nn v{hN  
    H,1I z@W1  
    %t-}dC&  
     衍射特性的相关性 "CT`]:GGK  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 i ;YRE&X  
    - 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。 #mv~1tL  
    - 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） QtqE&j  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 nqujT8  
    O%s?64^U  
     ]FO)U  
    g>Kh? (  
    示例＃1：光栅物体的成像 k{C|{m  
     _k5-Wd5Ypw  
    1. 摘要 oth=#hfU^  
    Ru`7Xd.  
     U[l{cRT   
    af2yng  
    → 查看完整应用使用案例     $QuSmA<4lS  
    :sb+jk  
    2. 光栅配置与对准 H Ff9^  
       ,Z]4`9c  
    xXc3#n  
    X=b]Whuv  
     _;5N@2?  
    N%+C5e<  
     *6*/kV? F  
    3. 光栅级次通道的选择 fyt`$y_E[  
    ?9AtFT  
     u'EzYJ7  
       EPwM+#|e-  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 `BZX\LPHm  
     lw 9 rf4RF  
    1. 光栅配置和对准 C")NN s =  
    Q |J$ R  
     0Fm,F&12  
    5oI gxy  
    → 查看完整应用使用案例 Jx1JtnyP@  
     ns[Q %_  
    2. 基底处理 mq~L1< f  
    ,;wc$-Z!8  
     CpF&Vy K  
    o8lwwM*  
    3. 谐振波导光栅的角响应 % 2lcc"'  
    E; Z1HF R  
     !;^TW$ G  
    QZ51}i  
    4. 谐振波导光栅的角响应 0?nm`9v6  
    -( ,iwF b  
     LK[%}2me  
       A `n:q;my  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 O(QJiS  
     oVSq#I4  
    1. 用于超短脉冲的光栅 {n>W8sN<  
    {$mj9?n=v  
    ?rn#S8nNx<  
    2r=A'  
    →     查看完整应用使用案例     HJu;4O($  
    PXYo@^ 3  
    2. 设计和建模流程 *aF<#m v  
    (GdL(H#IL  
     9>"To  
    KzC`*U[  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 \!4sd2Yi  
    GM<r{6Qy  
     Ug^v ]B9  
     
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