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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。 L @J$kqWY  
    M XuHA?  
     y,`q6(&  
    XW+-E^d  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Q8_5g$X\  
    Nh !U  
     单光栅分析 5i'KGL  
    −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。 i_nUyH%b  
    −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(BRJ(  
    ,+x\NY2d  
    Wxgs66   
     系统内的光栅建模 Equ%6x  
    ;CuL1N#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。 s"~,Zzy@j  
    −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。 21] K7  
     <~e*YrJ?-  
    |w-s{L3@+  
    J ayax]u7J  
    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。 %Rf{v5  
     T0cm+|S  
    3. 系统中的光栅对准 "9Br )3  
    BWr!K5w>i  
    ~`5[Li:eP  
     安装光栅堆栈 )i:"cyoE  
    −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）。 I/gfsyfA  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 m"o=R\C  
     堆栈方向 r l;Y7l  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 }ee3'LUPX  
    9h<iw\ $'  
    T,B%iZgCh  
    -*2b/=$u  
    k"cKxzB  
     安装光栅堆栈 TLg 9`UA  
    - 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）。 5oOs.(m|*C  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 #t VGqf  
     堆栈方向 $GVf;M2*  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 `g{eWY1l  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 <!X]$kvG  
    buHUBn[3)  
     u%Z4 8wr  
    Rb <{o8  
    Z#K0a'  
     横向位置 "T}HH  
    −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。 rWBgYh  
    −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。 g}vU*g ;  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 ul"Z% 1]  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Ge24Lp;Y 6  
     通过组件定位选项。 s3~6[T?8  
    `2'*E\   
    :k~ p=ko  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     W#^p%?8pR  
    l%`~aVGJ  
    {Hw$`wL  
     单光栅分析 U* T :p>&  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 xCMuq9zt@  
     系统内的光栅建模 ! n?j)p.  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 sB01 QVx47  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 O^R ^Aw  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Q}#H|@  
    |^GN<y^cn  
     X<H+Z2d  
    eh3CVgH91;  
    5. 光栅级次通道选择 b~K-mjJI  
    1$"wN z  
    ,Ne v7X[0  
     方向 eBW]hwhKzM  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 BFn}~\wzK  
     衍射级次选择 utw@5  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 `]<~lf  
    - 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。 5}_,rF?cX  
     备注 vpk~,D07yR  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 3[To"You  
    [_p&,$z8[  
     l`{JxVg  
    H3S u'3  
    6. 光栅的角度响应 _\FA}d@N  
    oc&yz>%q  
    6EG`0h6  
     衍射特性的相关性 H, O_l%  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Rs 0Gqx  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 1)M%]I4  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） N)$yBzN  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 , p r ",=  
    }sGH}n<9*  
     ;p)fW/<  
    ?s: 2~Qlu  
    示例＃1：光栅物体的成像 s ,GGO3^  
     H3o Um1  
    1. 摘要 =[^_x+x hE  
    fkr; a`<W  
     LtBm }0  
    &v_b7h  
    → 查看完整应用使用案例     %:.00F([r  
    )TgjaR9G  
    2. 光栅配置与对准 *:V"C\`^n  
       7o64|@'j  
    3 ?DM AV  
    Z9 tjo1X  
     ,0[h`FN  
    T WgI-xB  
     ]]bL;vlw  
    3. 光栅级次通道的选择 dD"o~iEC  
    oNr~8CA`  
     1:lhZFZ  
       qnR{'d  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 _&6&sp<n  
     68jq1Y Pv  
    1. 光栅配置和对准 tr\}lfK%  
    *HN0em  
     d/:zO4v3  
    @~<M_63  
    → 查看完整应用使用案例 Y>[u(q&09O  
     l]o&D))R  
    2. 基底处理 Y$?<y   
    QK%6Ncv  
     l %{$CmG\  
    ,~- dZs  
    3. 谐振波导光栅的角响应 efF>kcIC  
    ?yt"  
     KBo/GBD]|  
    h $}&N  
    4. 谐振波导光栅的角响应 38T2IN  
    K"r'w8  P  
     n/5)}( }K  
       kyc Z  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 zy9# *gGq  
     Y8 a![  
    1. 用于超短脉冲的光栅 &Rx-zp&dJ  
    sX,oJIt  
    bqAv)2  
    +LM /< l  
    →     查看完整应用使用案例     G6(U\VFqO  
    jz2W/EE`w  
    2. 设计和建模流程 %vO b"K$X  
    Dh|8$(Jt  
     ApYri|^r  
    :n&n"`D~  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 n1xN:A  
    L{\au5-4  
     ,IW$XD  
     
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