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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。 I.'b'-^  
    ]Mi.f3QlO6  
     FT.,%2  
    .8WXC   
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 =1p8 i  
    8RW&r  
     单光栅分析 "TcW4U9  
    −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。 <#M`5X.  
    −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。 ln!'_\{  
    ziE*'p  
    S4^N^lQ]  
     系统内的光栅建模 C? 4JXW  
    X2|Y  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 %+)o'nf"U  
    −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。 R\|lt)h  
     Z8#Gwyinx  
    o Y}]UB>  
    (ll*OVL  
    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。 Kl{>jr8B3  
     :}:3i9e*2  
    3. 系统中的光栅对准 bx4'en#  
    ~PWSo%W8  
    ^Xb7[ +I6  
     安装光栅堆栈 Yc r3HLJy  
    −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）。 (-77[+2  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 lv&mp0V+  
     堆栈方向 O,2~"~kF  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 g7V8D  
    ?>c=}I#Ui-  
    +  @9.$6N  
    Ys+OB*8AE  
    wxg^Bq)D*R  
     安装光栅堆栈 GNf482  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 l%ayI  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 OLGBt  
     堆栈方向 xT&(n/  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 D4Al3fe  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 =]`lN-rYw  
    7?8wyk|x  
     "xmP6=1  
    fKC3-zm  
    9Jf)!o8  
     横向位置 Rlnbdb;!k  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 U[L9*=P;  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 oI:o"T77sA  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 gWABY%!}  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 I:bD~F b3  
     通过组件定位选项。 8$s9(n-_Y  
    UJfT!==U  
    T{qTj6I  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     G+xt5n.%  
    {t"+ 3zy'  
    A[IL H_w  
     单光栅分析 R[z`:1lo  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 4(}J.-B  
     系统内的光栅建模 C51bc6V  
    - 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。 `RU[8@ 2%  
    - 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。 ah @uUHB  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 a?|vQ*W  
     ~>O)  
     Pq*s{  
    ~DRmON5 M  
    5. 光栅级次通道选择 8l}1c=A}Vi  
    iwz  
    /525w^'pd  
     方向 gBT2)2]  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 MuoF FvAA  
     衍射级次选择 ~\x:<)  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 RLlU" sw+{  
    - 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。 >hBxY]< \  
     备注 -jgysBw+Xb  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 Go,N>HN  
    8+]hpa,q  
     3lV^B[$  
    f\'{3I29  
    6. 光栅的角度响应 EbeI{ -'aF  
    DG4 d"Jy  
    -a*K$rnB  
     衍射特性的相关性 4Mk-2 Dx  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ]yjl~3  
    - 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。 s yU9O&<  
    - 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） m}>F<;hQ  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 go+Q~NV   
    b jAnaya  
     LIg{J%  
    #%J5\+ua  
    示例＃1：光栅物体的成像 98 8]}{w  
     Oj<S.fi  
    1. 摘要 dU\%Cq-G)  
    iU6Gp-<M ,  
     8|E'>+ D_-  
    K)TrZ 2  
    → 查看完整应用使用案例     G=;k=oX(  
    >~`C-K#  
    2. 光栅配置与对准 0$7.g!h?  
       "[}O"LTQ  
    cYXM__  
    pP(XIC  
     FU=w(< R;  
    lL]y~u  
     Y>jiXl?&  
    3. 光栅级次通道的选择 p ?wI9GY  
    AoA!q>  
     52upoU>}2  
       CK, 6ytB  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 ~4q5 k5.,  
     P{Q=mEQ  
    1. 光栅配置和对准 r J KZ)N{  
    ? FfC  
     EyY.KxCB  
    ]kG(G%r|M  
    → 查看完整应用使用案例 bQ|V!mrN}  
     +cU>k}  
    2. 基底处理 s+:=I e  
    5>AX*]c  
     "`6n6r42  
    AIA6yeaU  
    3. 谐振波导光栅的角响应 mo~*C   
    {BHI1Uw  
     3> /K0N|$  
    $=?@*p  
    4. 谐振波导光栅的角响应 d GP*O  
    !x'/9^i~v  
     PqM1a oyX  
       lsN~*q?~]  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Fs[aa#v4B  
     {mB0rKVm  
    1. 用于超短脉冲的光栅 BB|?1"neg  
    >vo=]c w  
    a1Qv@p^._b  
    MQin"\  
    →     查看完整应用使用案例     .jMq  
    v9T_&  
    2. 设计和建模流程 'U'yC2BI n  
    NWxUn.Gy9  
     soCi[j$lH  
    _#vrb;.+  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 7t.!lh5G%  
    i1 RiGS  
     ws^4?O  
     
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