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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。 o)|flI'vT  
    Jumgb  
     ,]C;sN%~}  
    "s-"<&>a(  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 3d8L6GJ  
    OF>mF~  
     单光栅分析 9)yJ: N#F  
    −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。 cU (D{~  
    −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。 J( TkXNm  
    wo}H'Q}Hj  
    hW' )Sp  
     系统内的光栅建模 h f)?1z4  
    UXz<)RvB  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 yu {d! {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。 X #dmo/L8  
     M7\szv\Zc=  
    234p9A@  
    tIi&;tw]  
    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。 eeg)N1\  
     R-wp9^  
    3. 系统中的光栅对准 iU918!!N   
    lBE= (A`  
    ^0 )g/`H^>  
     安装光栅堆栈 "!P3R1;%  
    −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）。 y1D L,%j  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 4B;=kL_f  
     堆栈方向 %Xg4b6<9  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ssA`I<p#  
    9=M$AB  
    g/_5unI}u  
    P[-E@0h)-t  
    +/7?HGf  
     安装光栅堆栈 8%mu8l  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 :G=fl)!fE  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 TqQB@-!  
     堆栈方向 K3&qq[8.e  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 c]<5zyl"j1  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 wu6;.xTLl  
    Wb_J(!da  
     M?49TOQA  
    .LZ?S"z$ w  
    r6Dz;uz  
     横向位置 bs&43Ae  
    −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。 h4}84}5d  
    −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。 'BxX0  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 ]q[D>6_  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 =*.~BG  
     通过组件定位选项。 :kV#y  
    <=&`ZH   
    dQX6(J j  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     0> E r=,e  
    bWS&Yk(  
     A@('pA85  
     单光栅分析 xH,a=8&9  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 E=Bf1/c\  
     系统内的光栅建模 { uFO/  
    - 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。 #z%fx   
    - 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。 fbvL7* (  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 w.o@7|B1N  
    I][*j  
     N>1em!AS  
    e>OoyDZ@R  
    5. 光栅级次通道选择  }v{LRRi  
    MchA{p&Ol  
    (lqC[:  
     方向 G!##X: 6'  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 @1j   
     衍射级次选择 E]d. z6k  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 =XQ%t @z0  
    - 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。 ,qwuLBW  
     备注 C): 1?@  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ]/6z; ~3U  
    {Xy5pfW Q  
     G_JA-@i%  
    q?:dCFw$x5  
    6. 光栅的角度响应 RB\uK 1+  
    Jpq~  
    (9 d&  
     衍射特性的相关性 6@!`]tSCK  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ^76]0`gS  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 8,%^ M9zBP  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） V0YZp  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 6MW{,N  
    OT*mO&Z  
     J;e2&gB  
    i]4I [!  
    示例＃1：光栅物体的成像 gD?l-RT>  
     =qIp2c}Rx  
    1. 摘要 >=>2m2z=  
    :cECRm*  
     |df Pki{  
    ^ @5QP$.  
    → 查看完整应用使用案例     _VN?#J)o  
    TdM ruSY  
    2. 光栅配置与对准 `h\j99  
       !.gIHY  
    aXYY:;  
    3 i0_hZ  
     +'a^f5  
    P@B]  
     tNI^@xdim1  
    3. 光栅级次通道的选择 GxxW&y  
    t:Q*gW Rh  
     4$<JHo @.  
       LRA8p<Rs  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 +6\Zj)  
     * u>\57W  
    1. 光栅配置和对准 Gd=RyoJl  
    AkV#J, 3LC  
     ~0$&3a<n1  
    D>q9 3;p  
    → 查看完整应用使用案例 4HlQ&2O%#  
     3 0H?KAV  
    2. 基底处理 }Y\%RA  
    T8g$uFo  
     H{wl% G  
    bG#>uE J-  
    3. 谐振波导光栅的角响应 ~>|ziHx  
    i/4>2y9/F4  
     $& td=OK  
    T~e.PP  
    4. 谐振波导光栅的角响应 i_%_x*  
    o+'6`g'8  
     rILYI;'o  
       g- gV2$I  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 02^rV*re  
     4r}51 N\  
    1. 用于超短脉冲的光栅 (9a^$C*  
    7[)E>XRE  
    e^voW"?%  
    /N{*"s2)  
    →     查看完整应用使用案例     n[rCQdM&U"  
    WyiQoN'q  
    2. 设计和建模流程 AwR =]W;j  
    ~xFkU#  
     <hyKu  
    a7opCmL  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 g_bLl)g<  
    'g\4O3&_  
     _[BP 0\dPW  
     
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