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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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    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。 E$8JrL  
    ys_2?uv  
     j\>LJai"  
    *S$v SDJCW  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Jt~Ivn,  
    ZsmOn#`=^}  
     单光栅分析 +v~x gUs  
    −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。 q=1 N&#R G  
    −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。 sNf& "C!;  
    m]p{]6h  
    B#sCB&(  
     系统内的光栅建模 4l D$'`  
    (In{GA7 ;  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 z;OYPGvkw  
    −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。 tgRj8 @  
     #Z&/w.D2  
    '&>"`q  
    blO4)7m  
    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。 oXPA<ef o  
     `~1!nfFD  
    3. 系统中的光栅对准 k.J%rRneN  
    n1[c\1   
    &kb`)F3nU  
     安装光栅堆栈 P_bB{~$4  
    −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）。 uF ?[H -y  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 m/HT3<F  
     堆栈方向 Vl^(K_`(  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 #3uv^m LGa  
    Sp `l>BL  
    iP:i6U]  
    SZ` 7t=I2  
    $l.*;h*  
     安装光栅堆栈 $8EEtr,!  
    - 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）。 3m1g"  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 r(,U{bU<  
     堆栈方向 kVn RSg}R  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 V&Y`?Edc  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 n@p]v*  
    ('J/Ww<  
     R2bqhSlF  
    fN vQ.;  
    awLvLkQb{  
     横向位置 WtSs:D  
    −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,GSWMI/K  
    −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。 h]7_ N,  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 #^FM~5KK  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 -t-f&`S||  
     通过组件定位选项。 "Ih3  
    \!KE_7HRu  
    w,|@e_|J  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     d0J /"<  
    8 $FH;=  
    SmXJQ@jN  
     单光栅分析 BR|!ya+_2  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 z8=THz2f  
     系统内的光栅建模 q(sTKT[V  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 +LHU}'|  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 d_[H|H9i6  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 =vThtl/azD  
    )"x6V""Rb  
     5D s[?  
    p.8bX  
    5. 光栅级次通道选择 +IZ=E >a  
    nnlj#  
    !$)reaS  
     方向 .ARYCTyG  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 bW yimr&B  
     衍射级次选择 "O$bq::(]e  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 [8ZDMe  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 q` S ~w  
     备注 hY}Q|-|  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 J,$xQ?,wE  
    +.cpZqWn3  
     ^sv|m"  
    xU'z>y4V$  
    6. 光栅的角度响应 \p!UY 3'  
    FgdnX2s J  
    \p^V~fy7rU  
     衍射特性的相关性 5:PS74/  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 s,R:D).  
    - 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。 u%-]-:c  
    - 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） *qpFt Bg  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 jUT`V ZK4&  
    #p+iwW-  
     2gWR2 H@  
    Xj, %t}  
    示例＃1：光栅物体的成像 M)13'B.  
     WZa6*pF  
    1. 摘要 V#G)w~   
    T;M ;c. U  
     &M-vKc"d  
    VQIvu)I  
    → 查看完整应用使用案例     ^f[6NYS?  
    :N8n6)#1=  
    2. 光栅配置与对准  }$oS /bo  
       V x#M!os0  
    F .S^KK  
    #-|fdcb  
     ]p|?S[!=  
    |s3;`Nxu7  
     XPhP1 ^>\  
    3. 光栅级次通道的选择 Jm!,=} oP'  
    Kebr>t8^  
     %g :Q?   
       NQD5=/o  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 %??v?M*  
     W"=l@}I  
    1. 光栅配置和对准 2n.HmS  
    628iN%[-  
     =A!oLe$%  
    re*Zs}(N\  
    → 查看完整应用使用案例 <zCWLj3  
     GR|\OJ<2  
    2. 基底处理 = #-zK:4  
    G=y~)B}  
     b}TvQ+W]2  
    ,X!)zAmm  
    3. 谐振波导光栅的角响应 cs6oD!h  
    ; gBR~W  
     a!R*O3  
    ?|,:;^2l1  
    4. 谐振波导光栅的角响应 a&{Y~Og?%  
    1;[KBYUH  
     J4+WF#xI2  
       yeyDB>#Va.  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 \W=3P[gb  
     -sJ1q^;f@  
    1. 用于超短脉冲的光栅 =]%,&Se  
    RB4n>&Y  
    ;6@sC[  
    brp3xgQ`]  
    →     查看完整应用使用案例     he(K   
    {|>'(iqH"w  
    2. 设计和建模流程 '( I0VJJ   
     Gd A!8  
     -] wEk%j  
    (:8a6=xQ  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 _-BP?'lN  
     kNK0KL  
     'v^Vg  
     
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