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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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    离线infotek
    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。 dc@wf;o  
    L8-[:1  
     YV_I-l0  
    Mbi+Vv-  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ` S~@FX  
    YI\Cs=T/  
     单光栅分析 pil*/&pB  
    −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。 n+F-,=0  
    −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。 )]>Y*<s }  
    %_J/&{6G  
    'N5r2JL[w  
     系统内的光栅建模 VL!kX``^F  
    hb8@br  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 \z2hXT@D  
    −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。 =iN_Ug+  
     O@(.ei*HJ!  
    Jm1AJ4mw  
    XJ1nhE  
    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。 =smY/q^3  
     Y(!)G!CMc  
    3. 系统中的光栅对准 \iLd6Qo_aq  
    cZK?kz_Y  
    S0QU@e  
     安装光栅堆栈 T+{'W  
    −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）。 P9cI{RI  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 SD.*G'N&2f  
     堆栈方向 0c;"bA0>Sx  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 n\)f.}YD8d  
    ~~E=E;9  
    [x()^{;2  
    ^@w1Z{:  
    V@xnz)^t  
     安装光栅堆栈 4a-F4j'  
    - 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）。 }sNZQ89V*v  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ;8x^9Q  
     堆栈方向 Hx/Vm`pRyX  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 uRcuy/CY  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 g wjv&.T6^  
    G,* uj0g  
     >t<R6f_Q0  
    qhGhUyNX  
    w`Aw+[24  
     横向位置 fOfz^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#/& 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。 x};g!FYfkB  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 QO^X7A"?X  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 +|w~j#j9`  
     通过组件定位选项。 v%e"4:K}?  
    ,<WykeC  
    !7kOw65+0  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     qO'5*d;!d  
    O g~"+IGp  
    pKlT.<X7  
     单光栅分析 '(:J|DN  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 W n mRRq^  
     系统内的光栅建模 @G{DOxE*  
    - 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。 m1Z8SM+  
    - 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。 bg. KkJMrR  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 *==nOO9G  
    }Q(I&uz  
     ;lt;]7  
    At|tk  
    5. 光栅级次通道选择 *zht(~%  
    srA~gzF  
    #iU/Yg!  
     方向 e;3 (,  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 dgD%I  
     衍射级次选择 ^aoLry&i=  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 >#|Q,hVU5  
    - 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。 e-meUf9  
     备注 {vlh ,0~  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 c?Qg :yU  
    :Djp\ e6!  
     $B/cj^3  
    n-.k&B{a  
    6. 光栅的角度响应 ;VBfzFH  
    #nhAW  
    Sw)ftC~d  
     衍射特性的相关性 C5 !n {  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 @/iLC6QF  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 Ut=y`]F  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） |Ay#0uQ5Y  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 XITQB|C??$  
    > `M\xt  
     !*-cf$  
    5+Ut]AL5  
    示例＃1：光栅物体的成像 V [>5  
     `9gx-')]\  
    1. 摘要 \_'pUp22  
    `lzH:B  
     HOG7||&y  
    \I]'6N=  
    → 查看完整应用使用案例     tDkqwF),  
    G_]mNh  
    2. 光栅配置与对准 WG n1pW  
       R4;6Oi)  
    ^Pwq`G A  
    JTJ4a8DE  
     }J`Gm  
    jL$X3QS:  
     ^g\%VIOD  
    3. 光栅级次通道的选择 HC+R :Dz  
    'l;|t"R12  
     Af~AE2b3"  
       *<1m 2t>.  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 qE[}Cf]X  
     @P?*<b{  
    1. 光栅配置和对准 ^;d;b<  
    =JkSq J)?  
     '%N p9Iqt  
    I%Z &i-33y  
    → 查看完整应用使用案例 Iq*7F5B  
     [<hiOB  
    2. 基底处理 JAK*HA  
    ,D1QJPM  
     H2}i .  
    "cx" d:  
    3. 谐振波导光栅的角响应 +zvK/Fj2q  
    _U %B1s3y  
     y\x<!_&D  
    r%4:,{HF  
    4. 谐振波导光栅的角响应 t<tBOesQ  
    6822xk  
     :gXj( $  
       2bmppDk  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 l_WY];a  
     7VraWW`H'  
    1. 用于超短脉冲的光栅 5VfP@{  
    }V{, kK  
    =0S7tNut  
    -zt\we qA  
    →     查看完整应用使用案例     H;8(y4;  
    SWt"QqBU  
    2. 设计和建模流程 We|*s2!  
    5"+* c@L  
     YA jk'  
    eF9LZ"-s  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 ETtR*5Y 5  
    #AHIlUH"m  
     zI(Pti  
     
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