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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。 SGWb*grt  
    NN*L3yx  
     nR{<xD^  
    Nw*<e ]uD  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 =!'9TS  
    3Z XAAV  
     单光栅分析 $hhXsu=  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 F1#{(uW  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 \sNgs#{7E7  
    GW,EyOE+~  
    o[ZjXLJzV  
     系统内的光栅建模 W%L'nR~w$  
    hIe.Mv-I)  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 fDy*dp4z  
    −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。 D S U`(`  
     ip-X r|Bq  
    !mlfG "FE  
    4 Ej->T.  
    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。 !85bpQ.  
     c4fH/-  
    3. 系统中的光栅对准  d$$5&a  
    dn 6]qW5  
    3``JrkPI  
     安装光栅堆栈 EO!,rB7I  
    −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）。 +e{ui +  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 UIAazDyC  
     堆栈方向 X:i?gRy"  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 T!c|O3m  
    rfwJLl/  
    7Eyi~jes  
    k{qxsNM  
    (<Cq_K w  
     安装光栅堆栈 d5'Q 1"{  
    - 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）。 0AO^d[v  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 v9f+ {Y%-  
     堆栈方向 H$I~Vz[\yb  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 `%Ih'(ne  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 @[r[l#4yUi  
    IBa0O|*6  
     2.^{4 1:  
    |Hf|N$  
    :!aLa}`@  
     横向位置 v2;E Wp  
    −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。 Yi Zk|K_  
    −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。 kY]"3a  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 Y<T0yl?  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ._rPM>B?  
     通过组件定位选项。 ^% f8JoB  
    ]+I9{%zB%8  
    p"0#G&-  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     |=q~X}DA  
    Jqxd92 bI  
    DtANb^  
     单光栅分析 s{^B98d+W  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 _# {*I(l  
     系统内的光栅建模 ?'k_K:_  
    - 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。 g  *,O  
    - 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。 HT.,BF  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 V lx.C~WYn  
    d|R-K7 ~~  
     cSPQ NYU:  
    T~3{$  
    5. 光栅级次通道选择 if&bp ,  
    : #a  
    i]MemM-  
     方向 fqI67E$59  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 f-M:ap(O  
     衍射级次选择 ()aCE^C  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 7T/BzXr,B  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 f"7MYw\  
     备注 &PJ;B)b  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 sK#) k\w>  
    yEWm.;&3=  
     UNDl&C2vz  
    WOn53|GQK  
    6. 光栅的角度响应 {~9zuNi  
    i|{psA  
    1hw.gn*JK>  
     衍射特性的相关性 =2$ ( tXL  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 icb)JZ1K  
    - 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。 KJ+6Y9b1  
    - 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） LzL)qdL  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 (?l ]}p^[  
    i bzY&f  
     QD7KE6KP'  
    M0$MK>  
    示例＃1：光栅物体的成像 VJ\qp%  
     ZiZ@3O6  
    1. 摘要 az ZtuDfv  
    6:(s8e  
     [7}3k?42X  
    mo^E8t.  
    → 查看完整应用使用案例     %?[gBf[y  
    9D14/9*(dU  
    2. 光栅配置与对准 {^1O  
       #TNjQNg@O  
    g(pr.Dw6  
    b>ZAkz)U+  
     z I2DQ] 9  
    E n7~wKF  
     z%E(o%l8  
    3. 光栅级次通道的选择 'd2 :a2C]  
    deAV:c  
     sUlf4<_zW  
       _>vH%FY  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试  _".h(  
     X{x(p  
    1. 光栅配置和对准 {#kCqjWG  
    Z7bJ<TpZ  
     LF7 }gQs ^  
    2Vti|@JYp  
    → 查看完整应用使用案例 H{n:R *  
     2OUx@Vj  
    2. 基底处理 q;[HUyY,  
    {_b2!!p  
     )jXKPLj  
    curYD~7  
    3. 谐振波导光栅的角响应 [\3ZMH *  
    rA ={;`  
     HWV A5E[`Y  
    O1~7#nJ*4[  
    4. 谐振波导光栅的角响应 by+xK~>  
    Yeg<MrS4D  
     7C'@g)@^/  
       j1`<+YT<#  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 (W#CDw<ja  
     @&G}'6vF!  
    1. 用于超短脉冲的光栅 8 SU0q9X.  
    VWzQXo  
    R ?s;L r  
    X'b3CS4  
    →     查看完整应用使用案例     PESvx>:  
    b_`h2dUq  
    2. 设计和建模流程 K&&T:'=/  
    .tKBmq0xo"  
     \FfqIc9;  
    C7F\Y1Wj  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 6~sU[thGW  
    ,Z @I" &H  
     =~JVU  
     
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