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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 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。 N.ZuSkRM  
    H0.A;`  
     /Nob S'd  
    ASr@5uFR  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 4?[1JN>  
    E\cX  
     单光栅分析 3f~znO  
    −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。 V7O7"Q^q  
    −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。 M=SrZ,W  
    475g-t2"@  
    V?p`rrj@  
     系统内的光栅建模 vb`aV<MhH  
    i&DUlmt)f  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 >l=^3B,j  
    −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。 HS\'{4P  
     vL^ +X`.td  
    Dk8@x8  
    v\?l+-A? y  
    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。 rls{~ZRl  
     UISsiiG(  
    3. 系统中的光栅对准 @L0)k^:  
    v$g\]QS p  
    .WuSW[g  
     安装光栅堆栈 2$A"{2G  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 IR;3{o  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 wwJs_f\  
     堆栈方向 sOS^  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 vz1I/IdTd  
    <E^;RG  
    _9Rj,  
    #uICH t3  
    5j9%W18  
     安装光栅堆栈 .f>7a;V?}  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 a$bE2'cb  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ziM@@$ .F  
     堆栈方向 ?|!m  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 l m(mY$B*_  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 }qZ^S9  
    xj3{Ke`6  
     bT|-G2g7Z  
    Sl% 6F!  
    7  `c!  
     横向位置 }jdmeD:  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 HMmVfGp]  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 iWW >]3Q  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 `gJ$fTi&  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 5l%g3F  
     通过组件定位选项。 u|D L?c>W  
    ]k+(0qxG  
    ]&P 4QT)f  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     n1PvZ~^3  
    8qxZ7|Y@  
    5 [4{1v  
     单光栅分析 Dqd2e&a\  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 S1C#5=  
     系统内的光栅建模 [6/8O  
    - 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。 ];N/KHeZ  
    - 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。 z92Xc  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 L&uPNcZ`-  
    U:[CcN/~3  
     cjd-B:l  
    @uG/2'B(  
    5. 光栅级次通道选择 x;LO{S4Z  
    G{Uqp'=G  
    Vh]=sd<F  
     方向 H6`zzH0"  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Y@T$O<*  
     衍射级次选择 + [$Td%6  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ?Jgqb3+!o  
    - 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。 1' dZ?`O  
     备注 5Kk}sxol  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 TD4 n%k.  
    |8GLS4.]t  
     +$/NTUOP  
    wnQi5P+  
    6. 光栅的角度响应 BuxU+  
    Q7/Jyx|  
    /BhP`a%2Q  
     衍射特性的相关性 l\d[S]  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 .SOCWznb  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 T| R!Aw.  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） _.%g'=14f  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ~*Y/#kPY  
    t~!ag#3['.  
     1CV ?  
    rhGB l`(B  
    示例＃1：光栅物体的成像 `FX?P`\@I  
     N4{g[[ T  
    1. 摘要 BIg2`95F|  
    ]@ Vp:RGMr  
     :?i,!0#"  
    RK)ikLgp  
    → 查看完整应用使用案例     l-Dgm  
    zgn`@y2  
    2. 光栅配置与对准 Lw?>1rTT/  
       .t{uzDM  
    :X7O4?ww  
    5Z#(C#  
     BA T.>  
    I+jc  
     2(Yt`3Go(  
    3. 光栅级次通道的选择 r"\<+$ 7  
    W v,?xm  
     kb~ 9/)~g  
       NvpDi&i  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 M.C`nI4  
     !9j6l 0  
    1. 光栅配置和对准 +j$nbU0U  
    zhyf}Ta'  
     c]ga) A(  
    <YCR^?hJSi  
    → 查看完整应用使用案例 V warU(*  
     G,(Xz"`,  
    2. 基底处理 W4h]4X  
    eq9qE^[Z&  
     `;m0GU68  
    j2 >WHh  
    3. 谐振波导光栅的角响应 M[_Ptqjb  
    xq%BR[1  
     4r7a ZDVA\  
    +|4olK$[  
    4. 谐振波导光栅的角响应 \oP  
    {%\;'&@z\  
     ax 2#XSCO  
       R m2M  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 l[nf"'  
     Y$qjQ1jF+  
    1. 用于超短脉冲的光栅 YC*`n3D|'  
    |UcF%VNnz1  
    x"Ij+~i{l  
    1d&Q E\2}  
    →     查看完整应用使用案例     Fg2/rC:_  
    E <r;J  
    2. 设计和建模流程 NpA%7Q~B$,  
    GB6(WAmr  
     fRzJiM{  
    s:tWEgZk?  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 Z_T~2t  
    GzT?I 7|M  
     eYv+tjIF  
     
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