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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。 L eg)q7n  
    q18IqY*Lo  
     cd_\?7  
    Ze `=n  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 +Sz%2 Q  
    CPJ8G}4  
     单光栅分析 GyU9,>|~T  
    −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。 &72 ( <  
    −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。 "Zk# bQ2j  
    _v~c3y).  
    Q-A:0F&{t  
     系统内的光栅建模 yVF1*#"  
    yV{&x  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 %6A."sePO  
    −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。 .3xpDVW^e  
     x`7Ch3`4}  
    3y&N}'R(F  
    6"3-8orj   
    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。 R]dN-'U  
     Ck`-<)uN  
    3. 系统中的光栅对准 w'Y(doY ,  
    K1`Z}k_p.  
    \X3Q,\H @  
     安装光栅堆栈 U;SReWqU  
    −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）。 P X9GiJN"  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 pe}mA}9U  
     堆栈方向 UA>3,|gV1  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 }s+ t*z  
    6Jrw PZB  
    VT>TmfN(I  
    ;Dh\2! sr  
    .>QzM>zO  
     安装光栅堆栈 #}M\ J0QG  
    - 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）。 }%8 :8_Ke  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 u{| Q[hf[  
     堆栈方向 `'W/uCpl  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 " V[=U13  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 BZJ\tPSR  
    ko-3`hX`  
     "0*yD[2  
    QR+xPY~  
    "Wz8f  
     横向位置 pyHU +B  
    −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。 $7bLw)7  
    −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。 % w\   
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 8 x=J&d  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 _sp, ,gz  
     通过组件定位选项。 vl`Qz"Xy  
    }na0  
    h.Y&_=Gc  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     M&QzsVH  
    xL&evG#  
    k kZ2Jxvx  
     单光栅分析 Sb4^* $uz  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 N_:H kI6  
     系统内的光栅建模 MZ2/ks  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 r5RUgt  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 -1_WE/Ps  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 [ Xa,|  
    o*k.je1  
     2Kkm-#p7  
    -gQtw% `x  
    5. 光栅级次通道选择 N!PPL"5z  
    R\a6 #u3  
    <<=.;`(/v  
     方向 TdU'L:<4l  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 0dTHF})m  
     衍射级次选择 n1!}d%:  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 )_&P:;N  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 4,,@o  
     备注 H]P*!q`Ko  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 E"O6N.}.  
    x/pX?k  
     *M?[Gro/  
    u Gmv`R_  
    6. 光栅的角度响应 exZgk2[0  
    ]x1;uE?1J  
    `<3%`4z/  
     衍射特性的相关性 /Hs\`Kg"!  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Iq0[Kd0.j  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 ptc.JB6  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） _4f=\  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 @*16agGg  
    Zt"#'1  
     <e?1&56  
    Ia[4P8Z  
    示例＃1：光栅物体的成像 ~W2Od2p !  
     1!%T<!A.  
    1. 摘要 @+6cKP  
    *| 9:  
     eP|_  
    E5$Fhc   
    → 查看完整应用使用案例     /;5/7Bvj  
    2@6Qifxd@  
    2. 光栅配置与对准 aBd>.]l?  
       ` t>A~.f  
    Ez/>3:;  
    z j F'CY  
     )Z*nm<=  
    M?d(-en  
     dw-o71(1d  
    3. 光栅级次通道的选择 X:/7#fcG8  
    o?g9Grk  
     fB)S:f|  
       tZ.hSDH  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 YfstE3BV  
     m;JB=MZ=m  
    1. 光栅配置和对准 UL.YDU)  
    JA$RY  
     G+1i~&uV  
    K]'t>:G @  
    → 查看完整应用使用案例 zEKVyZd*{  
     U+Vb#U7;  
    2. 基底处理 }0C v J4  
    KJ7-Vl>  
     8 KRo<  
    ja4zLf(<  
    3. 谐振波导光栅的角响应 uqM=/T^A  
    [VE>{4]W  
     oO^=%Mc(  
    O|nLIfT  
    4. 谐振波导光栅的角响应 3Ct:AJeg  
    2@!B;6*8q  
     [7\x(W-:@>  
       \iA.{,VX  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 d f j;e%H  
     =PjxMC._  
    1. 用于超短脉冲的光栅 1'%n?\OK66  
    HPX JRQBE  
    iHT=ROL  
    =u`tlN5pOT  
    →     查看完整应用使用案例     B"rO  
    iEx4va-j  
    2. 设计和建模流程 FEi@MJJ\e  
    $>zqCi2tB<  
     LMNmG]#!  
    mgTzwE_\  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 )S`=y-L$  
    txiX1o!/L  
     */OKg;IMi  
     
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