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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。 &/sGh0  
    g@<sU0B  
     (m<R0  
    7fap*  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 : : F!   
    `l+ >iM  
     单光栅分析 <sgZ3*,A  
    −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。 UedvA9$&;  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 I/^q+l.=`{  
    =Dh$yC-Zr  
    44'=;/  
     系统内的光栅建模 's$A+8;L  
    jN31\)/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。 c_@XQ&DC`  
    −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。 zY]Bu-S3  
     {z.[tvE8h  
    8T8pAs0 p  
    LN@lrC7X  
    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。 /1IvLdPIu  
     IUluJ.sXIf  
    3. 系统中的光栅对准 V<7R_}^_7  
    fKPiRlLS  
    !T<z'zZU  
     安装光栅堆栈 x?%rx}h  
    −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）。 pi^^L@@ d  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 R2Twm!1  
     堆栈方向 g,00'z_D  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 >&$$(Bp  
    Ul '~opf  
    .'l.7t  
    Aivu%}_|  
    cxtLy&C  
     安装光栅堆栈 *Te4U5F  
    - 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）。 2(c<U6#C'l  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 B]A 5n8<  
     堆栈方向 =giM@MV  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 aDm-X r  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 (Wm/$P;  
    XX]5T`D  
     xB?S#5G}  
    Gl?P.BCW.&  
    X@6zI-Y %  
     横向位置 {toyQ)C7  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 hKk\Y{wv'  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 Fy}MXe"f  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 cJU!zG  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 B6tcKh9d,  
     通过组件定位选项。 E[)7tr  
    (P E# Y(  
    [47K7~9p  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     J{nyo1A  
    s=H/b$v  
    , aRJ!AZ  
     单光栅分析 l%sp[uqcg  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 p?dGZ2` [I  
     系统内的光栅建模 8\qCj.>S  
    - 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。 ka?IX9t\  
    - 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。 w\"n!^ms  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 % j[O&[s}  
    -4*'WzWr  
     ,cGwtt(  
    iF#}t(CrH  
    5. 光栅级次通道选择 %\(y8QV  
    $I}Hk^X  
    9#Aipu\  
     方向 ,<uiitOo  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 {V]Qwz)1  
     衍射级次选择 %{N$1ht^  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 (ybtXoQs  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 G1#Bb5q:  
     备注 .oi}SG  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 Uy$U8b-ov  
    Dyouk+08x  
     Z ,|1G6f@  
    PBxK>a  
    6. 光栅的角度响应 WuP([8  
    e' /  
    0@sr NuW  
     衍射特性的相关性 /XWPN(JC?  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 1K? & J2  
    - 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。 C0t+Q  
    - 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） g:.,}L  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。  qrkRD*a  
    .yK\&q[<  
     |"Xi%CQ2  
    c{m ;"ZCFS  
    示例＃1：光栅物体的成像 NgE&KPj\  
     5I8FD".i  
    1. 摘要 s% L" c  
    xu%! b0  
     Kh:#S|   
    I |<+'G  
    → 查看完整应用使用案例     7U{b+=,wK  
    )F%wwc^r  
    2. 光栅配置与对准 DK@w^ZW6JA  
       D<_,>{$gW  
    ;G4HMtL  
    gq/ePSa  
     #U!(I#^3  
    (:fE _H2z  
     Y6;0khp  
    3. 光栅级次通道的选择 A<YZBR_  
    D)O6| DiO  
     7/D9n9F  
       l# !@{ <  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 (. quX@w"m  
     !dbA (  
    1. 光栅配置和对准 +]S;U&vQ  
    -h G 9  
     HjUw[Yz+6  
    m mJ)m  
    → 查看完整应用使用案例 S0Bl?XsD_  
     w371.84  
    2. 基底处理 < o'7{  
    pzt Zb  
     ](9{}DHV  
    -;@5Ua1uf  
    3. 谐振波导光栅的角响应 XY+aunLf  
    N}l]Ilm$34  
     Ghq'k:K,  
    +3o)L?:g  
    4. 谐振波导光栅的角响应 !7ZfT?&  
    Ltic_cjYd?  
     ];b!*Z  
       t7!>5e)C}  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 <SC|A|  
     F'5d\v  
    1. 用于超短脉冲的光栅 vY0V{u?J  
    o. V0iS]  
    W &0@&U  
    E9Xk8w'+  
    →     查看完整应用使用案例     Y%CL@G60  
    od5w9E.  
    2. 设计和建模流程 UB&S 2g  
    J%Z)#  
     1&@wb'MBs.  
    dnX`F5zd  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 ' ! UF&  
    i3kI2\bd/  
     ~g4rGz  
     
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