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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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    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。 9JdJn>  
    dy+A$)gY<  
     ~Z5AImR|  
    G y[5'J`  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 45 ^ Z5t  
    vN(~}gOd\  
     单光栅分析 >T;!Z5L1  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 y^H5iB[SPL  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 +2{ f>KZ  
    6c!F%xU}  
    }aOqoi7w  
     系统内的光栅建模 F`4W5~`  
    e\X[\ve  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 p l^;'|=M  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 `!cdxKLR  
     d*|RFU  
    fuj9x;8X0  
    K{d3)lVYCS  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 %ap]\o$^4  
     6],?Y+_;)L  
    3. 系统中的光栅对准 "&H'?N%9Up  
    qoZi1,i'  
    X QLP|v;"  
     安装光栅堆栈 PV\J] |d,%  
    −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）。 "81'{\(I_  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 #)}BY"C%  
     堆栈方向 !y$##PZ  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ~j[?3E4L}  
    6Mk#) ebM  
    @{b5x>KX  
    WzFXF{(  
    X_'tgP9  
     安装光栅堆栈 r ??_2>Q  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 O^\:J 2I(  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 %( OP  [  
     堆栈方向 AO`@ &e]o  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 hbYstK;]Z  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 D 6'd&U{_  
    :JSxsA6 k  
     7[=G;2<  
    jS]Saqd  
    %!iqJ)*~  
     横向位置 !Fs$W  
    −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。 5@l5exuG*m  
    −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。 -Y+pLvG*  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 vKnZ==B  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 A'CD,R+gR  
     通过组件定位选项。 `ZL^+h<b>M  
    TNh&g.  
    Otu?J_d3  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     h];H]15&  
    Z5'^Hj1,  
    nZ=[6?  
     单光栅分析 +8ib928E  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 _t,aPowX  
     系统内的光栅建模 Ru d9l.n  
    - 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。 "{@[06|1  
    - 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。 rbOJ;CK  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 4w|t|?  
    W2h*t"5W  
     fahQ^#&d`  
    9q0s  
    5. 光栅级次通道选择 j+'ua=T3  
    YCP D+  
    F ]X<q uuL  
     方向 [3=Y 9P:  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Ma\%uEgTD  
     衍射级次选择 zdem}kBIe  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 d. d J^M  
    - 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。 EyR/   
     备注 >lmqPuf  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 'O 7:=l  
    1d!s8um;  
     \="U|LzG  
    R7b-/ !L  
    6. 光栅的角度响应 uB\UIz)e  
    (8~mf$ zx,  
    N/lEfy<&g:  
     衍射特性的相关性 ;R&W#Q7>3  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 :icpPv  
    - 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。 uN?Lz1W\;  
    - 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） Xqe Qj}2kA  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 S7j(4@  
    i+QVs_jW  
     (eb65F@P  
    &!;o[joG  
    示例＃1：光栅物体的成像 CUdpT$$x3  
     8MW-JZ  
    1. 摘要 {88|J'*L  
    3qGz(6w6E  
     =KO]w9+\  
    Tn,_0  
    → 查看完整应用使用案例     :xmj42w>^  
    m{>"  
    2. 光栅配置与对准 x]Nx,tt  
       g_PP 9S_?  
    fb0)("_V  
    (MqQ3ys  
     /xSJljexz  
     0zr%8Q(Q  
     <:(;#&<  
    3. 光栅级次通道的选择 [+5g 9tBJ  
    X:f5t`;  
     ' rXf  
       w&}<b%l  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 \ eba9i^  
     5`}za-  
    1. 光栅配置和对准 DdISJWc'`5  
    ADxje%!1O  
     e7n0=U0  
    Q6 o1^s  
    → 查看完整应用使用案例 MowAM+?^}  
     UZ<.R"aK  
    2. 基底处理 F `F|.TX  
    Qa9@Q$  
     v}5YUM0H`  
    i,;a( Sy4  
    3. 谐振波导光栅的角响应 s 7%iuP  
    REcKfJTj  
     1W.oRD&8j/  
    >sAaLR4  
    4. 谐振波导光栅的角响应 9I5AYa?  
    M4;M.zxJv  
     (,mV6U%  
       qb=%W  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 @b2?BSdUp  
     iVVR$uzhH  
    1. 用于超短脉冲的光栅 ?|NsaW  
    [# X} (  
    "`S?q G  
    eMEKR5*-O  
    →     查看完整应用使用案例     $zhvI*0  
    y_Gs_xg  
    2. 设计和建模流程 8.%wnH  
    7On.y*  
     4S+E% b|)  
    | "b|Q  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 g@t..xJ,  
     MkdC*|  
     B1I{@\z0G  
     
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