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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。 C!547(l[  
    lNc0znY  
     g#fn(A  
    'H`:c+KDG`  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 QDJ#zMxFD  
    Tn,_0  
     单光栅分析 :xmj42w>^  
    −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。 Jo8fMG\P  
    −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。 sBWyUD  
    `"'u mIz  
    8d1qRCIz  
     系统内的光栅建模 ;L",K?6#  
    i \Yd_  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 +5-|6  
    −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。 nT 4Ryld  
     &B :L9^  
    3 P75:v  
    D\ZH1C!d  
    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。 w&}<b%l  
     t?^!OJ:L  
    3. 系统中的光栅对准 ~U7Bo(EJp  
    ,d!@5d&Zi  
    D0 q42+5  
     安装光栅堆栈 ]n@T5*=  
    −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）。 }VWUcALJV  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 wYFkGih  
     堆栈方向 |ggtb\W  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 :Eh}]_  
    _ZJQE>]nWu  
    z<P?p  
    %Y/;jC Y  
    n}9<7e~/  
     安装光栅堆栈 %H_-`A`  
    - 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）。 ^v5]Aq~X  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。  $AZ=;iP-  
     堆栈方向 }"RVUYU  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 c|'$3dB*  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 37IHn6r\  
    (-;(wCEE  
     5D-as9k*  
    J pj[.Sq  
    M a{@b$>  
     横向位置 jL)Y'  
    −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。 e&A3=a~\s  
    −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。 }U9dzU14  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 f]sR4mhO  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Bn.R,B0PL  
     通过组件定位选项。 SMd[*9l [  
    n0K+/}m  
    ]m &Ss  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     grI#'x  
    l7<VHz0b  
    &_@M 6[-  
     单光栅分析 Mj2Dat`p9  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 -W/D Cj<  
     系统内的光栅建模 !Dc;R+Ir0!  
    - 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。 zLxuxf~4@  
    - 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。 DHhty qm  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 e<8KZ  
    Mx# P >.  
     GVf[H2%H  
    a~!7A ZT-O  
    5. 光栅级次通道选择 -J'ked  
    )-iUUak  
    FyXO @yF  
     方向 yk^2<?z>2  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 )Fqtb;W=  
     衍射级次选择 MCXt,`}[  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 BHkicb?   
    - 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。 t82*rC IB{  
     备注 u#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 1?"Zrd  
    R +U*]5~R  
     ojJu a c4  
    OB+cE4$  
    6. 光栅的角度响应 .345%j  
    J!Rqm!)q  
    `USze0"t0:  
     衍射特性的相关性 Q/HEWk  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 l4I',79l  
    - 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。 8@6*d.+e  
    - 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） <I?f=[  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 .7Pp'-hK  
    w8KxEV=  
     )1YGWr;ykS  
    AXo)(\  
    示例＃1：光栅物体的成像 HR  
     ,W]}mqV%.'  
    1. 摘要 Tjj27+y*\  
    k<o<!   
     ep l1xfr  
    ZxDh! _[s  
    → 查看完整应用使用案例     %u Dd#+{  
    6Tq2WZ}<'  
    2. 光栅配置与对准 GIK.+kn\  
       _JKz5hSl  
    vMJC  
    F=UW[zy/[  
     7i=ER*F~  
    Z#GR)jb+  
     n*~#]%4  
    3. 光栅级次通道的选择 k6;pi=sYNW  
    B]>rcjD  
     |g\CS4$  
       a=[|"J<M  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 @d ^MaXp_P  
     ?J"Y4,{  
    1. 光栅配置和对准 ^<aj~0v  
    OJ7y  
     grDz7\i:  
    )9!J $q  
    → 查看完整应用使用案例 a7]Z_Gk  
     +J !1z  
    2. 基底处理 d%1 Vby  
    6x@]b>W  
     7#g<fh  
    J=#9eW  
    3. 谐振波导光栅的角响应 !:D,|k\m  
    Mi[,-8Sk  
     +C4NhA2  
    [} %=& B  
    4. 谐振波导光栅的角响应 z9zo5Xc=  
    G?+]BIiL  
     &([Gc+"5E.  
       ( "J_< p  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 &KeD{M%  
     >LFj@YW_)  
    1. 用于超短脉冲的光栅 *jy"g64j  
    MV?sr[V-oP  
    CyJZip  
    ~A>-tn}O  
    →     查看完整应用使用案例     dQAo~] B  
    wV{VV?h}  
    2. 设计和建模流程 0MOn>76$N  
    p"NuR4   
     uU8L93  
    u$1^=  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 ${7s"IX  
    /^ [K  
     N*Xl0m(Q  
     
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