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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 正序阅读 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。 ro[Y-o5Q0  
    /+3a n9h  
     S? 0)1O  
    <[/%{sUNC  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 2`= 6%s  
    ;bX4(CMe &  
     单光栅分析 9><mp]E4  
    −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。 cDXsi#Raj  
    −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。 @oG)LT  
    9%iFV N'  
    I6LD)?  
     系统内的光栅建模 J:F^ #gW  
    U~2`P  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 #m8sK(#lo  
    −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。 wn11\j&  
     br,+45:  
    ;#G%U!p  
    XL}<1- }  
    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。 fH8!YQG8$  
     Gr(|Ra .  
    3. 系统中的光栅对准 uC]Z8&+obb  
    g9my=gY  
    ELh3 ^  
     安装光栅堆栈 n`;R pr&  
    −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）。 i3 )xX@3  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 -&[z\"T  
     堆栈方向 !|m9|  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 5GAy "Xd  
    $rG<uO  
    YJ2ro-X  
    pyW u9  
    xUYow  
     安装光栅堆栈 lz~J"$b  
    - 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）。 cQFR]i  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ZcryAm:I  
     堆栈方向 M} .b" ljZ  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 rvwy~hO"  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 s!6=|SS7  
    uiBTnG"  
     mPVE?jnR^0  
    D(r:}pyU  
    qvLDfN  
     横向位置 9|!j4DS<  
    −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。 3^G96]E  
    −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。 GF--riyfB  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 iG[? ]]  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 F1A1@{8bN  
     通过组件定位选项。 ->yeJTsE9  
    r7)@M%A  
    ZcZ;$*  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     sS,#0Qt.  
    Gz dgL"M[  
    {:Vf0Mhb  
     单光栅分析 Z|`fHO3j  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 M<qudi  
     系统内的光栅建模 4S *,\q]q  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 ^&:'NR  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 M g!ra"  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 } 21j  
    |ft:|/^F&  
     o1YU_k<#  
    U4_"aT>M y  
    5. 光栅级次通道选择 _IYY08&(r  
    lvufkVG|  
    3%M.U)|+  
     方向 J#7(]!;F  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 vbn>mg5  
     衍射级次选择 b]`^KTYK  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 dp^N_9$cdO  
    - 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。 XZ:1!;  
     备注 KF{a$d  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 w<d*#$[,*  
    98<zCSe\]  
     8!j=vCv  
    4Vx+[8W  
    6. 光栅的角度响应 caD5Pod4  
    $GF&x>]]  
    #^\}xn" [  
     衍射特性的相关性  6`"ZsO  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 #'NY}6cb$  
    - 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。 A[ 1)!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） +{xG<Wkltz  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 tQ0=p| T]  
    lS3 _Ild  
     |+/$ g.  
    cMtJy"kK  
    示例＃1：光栅物体的成像 \G=bj;&eF  
     @}G|R\2P  
    1. 摘要 n1)'cS5}  
    Y:%"K  
     T{~MiC6A  
    ?zE<  
    → 查看完整应用使用案例     .jum "va%  
    4JK@<GBK6  
    2. 光栅配置与对准 !47A$sQ  
       vz,LF=s2  
    v|To+ P6b  
    U$EM.ot  
     '5cZzC 2  
    g)N54WV  
     n8?KSQy$  
    3. 光栅级次通道的选择 >%i9oI<)  
    eU"mG3 __  
     />!!ch  
       n% U9iwJ.  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 g$gVm:=  
     U;>B7X;`E4  
    1. 光栅配置和对准 5 {fwlA  
    2q|_Dma  
     ^~*8 @v""  
    ujNt(7Cz  
    → 查看完整应用使用案例 _3zU,qm+  
     1YFAr}M  
    2. 基底处理 KY 8^BjY@  
    Z c<]^QR  
     =*[, *A  
    eAU"fu6d  
    3. 谐振波导光栅的角响应 u-1@~Z  
    c_[ JjG^?P  
     hF9B?@n?B  
    o8mo=V4j  
    4. 谐振波导光栅的角响应 |H<|{{E  
    Rgs3A)[`d/  
     \c FAxL(  
       &F86SrsI  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 qY# m*R  
     j@_nI~7f}  
    1. 用于超短脉冲的光栅 lW&[mnR  
    7:ckq(89  
    #[C< J#;  
    e=-YP8l  
    →     查看完整应用使用案例     *;Ak5.du  
    4'_L W?DS  
    2. 设计和建模流程 %pd5w~VP  
    jf2y0W>6s  
     M'b:B*>6  
    JPHUmv6  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 _y|[Z;  
    MyK^i2eD  
     z{@= _5;  
     
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