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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 倒序阅读 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"6e%  
    .Jg<H %%f  
     W7~_XI  
    n} !')r  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 {yT<22Fl  
    ?P9VdS1-  
     单光栅分析 ^/Yk*Ny  
    −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。 MFO%F) 5  
    −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。 G@~e :v)  
    _C1u}1hW#  
    ^-s7>F`jx  
     系统内的光栅建模 rVsCJuxI  
    U v>^ Z2  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 rGt]YG#C  
    −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。 ?wmu 0rR  
     bT9:9LP  
    7KRNTnd  
    [a$1{[|)  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 9"1=um=  
     WTt /y\'6  
    3. 系统中的光栅对准 ^tm2Duv  
    {[NQD3=+F  
    &.z-itiV  
     安装光栅堆栈 RiZ}cd  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 X3gYe-2  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 FU}- .Ki  
     堆栈方向 #q0xlF@  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 a04S&ezj  
    ka R55  
    Cx(HsJ! ,  
    E6G;fPd= E  
    yfFe%8w_vw  
     安装光栅堆栈 C5Fq%y{$.  
    - 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）。 93w$ck},?G  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 4T&Jlu?:  
     堆栈方向 2e ~RM2PQ  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 p"cY/2w:j  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 sZqi)lo-s  
    A"+t[0$.  
     T_)+l)  
    :t+Lu H g  
    )0;O<G] d  
     横向位置 flBJO.2  
    −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。 !g>mjD  
    −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。 |?' gT" #  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 ND 8;1+3  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 GBd mT-7  
     通过组件定位选项。 =PLy^%  
    \4*i;a.kU  
    *;t_V laZ  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     o1]1I9  
    X)[QEq^  
    o+<hI  
     单光栅分析 V-i:t,*lk(  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 D{[i_K  
     系统内的光栅建模 _1$+S0G;  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 Qej<(:J5  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 OW> >6zM  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 {`L,F  
    jJ_6_8#  
     WPu%{/ [  
    E@="n<uS  
    5. 光栅级次通道选择 <("P5@cExU  
    ,?GAFg K:  
     _8z  
     方向 hJJo+NNN  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ux7g%Q ^"  
     衍射级次选择 KiNluGNt  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 kRzqgVr%  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 o`ODz[04  
     备注 z]i/hU  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 0j 'k%R[l  
    1 7hXg"B  
     ]b&qC (  
    <,T#* fg  
    6. 光栅的角度响应 :4238J8  
    T=cb:PD{%  
    BQ~&gy{  
     衍射特性的相关性 g[xn0 rG  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 umiD2BRZ  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 |:`gjl_Nf  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） RveMz$Yy  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 jZ69sDhE  
    &4L+[M{J@4  
     h"Q&E'0d  
    H*dQT y,  
    示例＃1：光栅物体的成像 'P-FeN^  
     HmEU;UbO-  
    1. 摘要 \3z^/F~  
    |fm"{$u  
     W;wu2'  
    ;0++):30V  
    → 查看完整应用使用案例     }EHmVPe  
    *W<g%j-a  
    2. 光栅配置与对准 u:4?$%rB  
       ps?B;P  
    SbpO<8}8  
    <0)@Ikhx  
     1hgmlY`  
    K<tkNWasQ  
     T k>N4yq  
    3. 光栅级次通道的选择 E|^~R}z)  
    I#hzU8Cc  
     l. i&.;f  
       L~(`zO3f  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 .:s**UiDR  
     re} P  
    1. 光栅配置和对准 *gzX=*;x+?  
    %S4pkFR  
     %7rWebd-  
    b$)XS  
    → 查看完整应用使用案例 ^?tF'l`  
     +hS}msu'  
    2. 基底处理 E>?T<!r~j  
    xpVYNS{c+|  
     enT.9|vm/  
    tpi63<N  
    3. 谐振波导光栅的角响应 O ijG@bI8  
    bKH8/*Yk  
     _nj?au(@`Y  
    C"ZCX6p+$  
    4. 谐振波导光栅的角响应 TNC,{sM  
    SNd]c  
     wBXgzd%L  
       s&$Zgf6Z  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 %k3a34P@  
     PV%7 m7=x  
    1. 用于超短脉冲的光栅 S\jN:o#b  
    &sQtS  
    e&u HU8k*  
    k^.9;FmQ  
    →     查看完整应用使用案例     .HG0%Vp  
    l$Y7CIH  
    2. 设计和建模流程 `7|v  
    KyAQzN9  
     vf(\?Js ,  
    L +s,,k  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 X Jy]d/  
    LE!3'^Zq  
     DY{JA *N  
     
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