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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。 C".nB12  
    =v^LShD2^  
     /$ Gp<.z  
    q)0?aL  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 $>Md]/I8  
    r9nH6 Md\  
     单光栅分析 7Nx5n<  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 >%Rb}Ki4  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 mHCp^g4Q  
    S}L$-7Ct  
    KFQ4vavNh  
     系统内的光栅建模 fLkZ'~e!  
    ;Z>u]uK4+  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 r\nKJdh;ka  
    −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。 (=#[om( A  
     u@QP<[f  
    -Pds7}F8  
    T%0vifoQ_$  
    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。 '"u>;Bq  
      l Ozi|  
    3. 系统中的光栅对准 eh4`a<gC  
    ]`@= ;w  
    bu[PQsT  
     安装光栅堆栈 }/)vOUcEd  
    −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）。 E|R^tETb  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 `|nCr  
     堆栈方向 ;QYUiR  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 dL{zU4iUR  
    BpL7s ej7  
    7oUecyoj  
    ]x)^/ d  
    M"XILNV-~  
     安装光栅堆栈 i;:gBNmo=  
    - 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）。 +=.>9  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 UqVcN$^b  
     堆栈方向 w=e_@^Fkx  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 )9F o  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 RWyDX_z#<  
    :mP%qG9U  
     _FpZc ?=  
    x? 10^~R  
    ]0[Gc \h}  
     横向位置 B=<>OYH  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 2pr#qh8  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 ~yX8p7qr  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 (L`7-6e(Ab  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 [D;wB|+,  
     通过组件定位选项。 ?+3vK=Rf}  
    C8^h`B9z&I  
    %E<.\\^%  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     1co;U  
    ^Om0~)"q  
    rE->z  
     单光栅分析 pFB^l|\ ]  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 nK!yu?mS  
     系统内的光栅建模 31VDlcn E  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 rC !!X  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 /#<R  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 X283.?  
    : Xe,=M(l~  
     c<k=8P   
    #|92 +  
    5. 光栅级次通道选择 ;`")3~M3*  
    o*]Tqx  
    4n9".UHh  
     方向 .Iu8bN(L`  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 B|\JGnNQ  
     衍射级次选择 _cRCG1CJ  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 j\I{pW-  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 YLX LaC[  
     备注 >Bw<THx  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 %w$\v"^_Y  
    z`}<mY E  
     h+\+9^l6|  
    !g`^<y!  
    6. 光栅的角度响应 +6zW(Ql/  
    kA.U2  
    KF.O>c87&  
     衍射特性的相关性 |]M|I X8 o  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 9V'ok.B.x  
    - 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。 p&s~O,Bw$  
    - 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） =00c1v  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 _YK66cS3E/  
    A"}Ib'  
     ^$AJV%3wI  
    <r1/& RW,  
    示例＃1：光栅物体的成像 |muZv!,E  
     *-';ycOvr  
    1. 摘要 <\'aUfF v  
    xxQgX~'x  
     ] :SbvsPm  
    r [E4/?_  
    → 查看完整应用使用案例     1KadT7<0}  
    nZX`y -AZ  
    2. 光栅配置与对准 b{Bef*`/  
       so>jz@!EE  
    B fu/w   
    m ##_U9O  
     Gspb\HJ^  
     X@Bg_9\i  
     C klIrD{  
    3. 光栅级次通道的选择 |4j'KM;U  
    |%g)H,6c  
     moD)^':.  
       $Xr4=9(|7  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 MAc jWb~ f  
     }F';"ybrU)  
    1. 光栅配置和对准 !DkIM}.  
    bcYGkvGbO  
     Vz]yJ:  
    )E*-  
    → 查看完整应用使用案例 H-qbgd6&>R  
     pM-mZ/?  
    2. 基底处理 oi7Y?hTj  
    "uP~hFA7M  
     r@c!M|m@  
    c{3P|O&.  
    3. 谐振波导光栅的角响应 2t;3_C  
    7po;*?Ox  
     u)[i'ceQZ:  
    2<E@f0BVAy  
    4. 谐振波导光栅的角响应 G2dPm}sZG  
    )S9}uOG#  
     p+;;01Z+_  
       5^N y6t  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 * >k6n5%  
     o]B2^Yq;x  
    1. 用于超短脉冲的光栅 Ie}7#>S  
    qGi\*sc>x  
    -FS! v^  
    e\._M$l  
    →     查看完整应用使用案例     $+ORq3  
    Ch)E:Dvq6  
    2. 设计和建模流程 2S//5@~_m  
    gNC'kCx0c  
      ;!j/t3#a  
    jfYM*%  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 |fY#2\)Yx  
    XO5E-Nh  
     zp\_5[qJ;  
     
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