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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。 yu&muCA  
    V?mk*CU  
     #p]V?  
    XB B>"  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 {47Uu%XT  
    ~wOMT  
     单光栅分析 qg|ark*1u  
    −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。 L3'isaz&^  
    −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。 h9!4\{V;h  
    +U%epq  
    94|ZY}8|f  
     系统内的光栅建模 d$xvM  
    Bjj =UtI  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 k\9kOZW  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 [>\e@ =  
     BE],PCpPr  
    _HjB'XNr(  
    9I$} =&"  
    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。 /m,i,NX07  
     G N=8;Kq%  
    3. 系统中的光栅对准 t0kZFU  
    !VsdKG)  
    z`I%3U5(  
     安装光栅堆栈 g0;;+z  
    −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\Ob0)q  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 {'B(S/Z 7  
     堆栈方向 nEW.Y33  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 %s9*?6  
    GoH.0eQ^  
    .Cs'@[Ciy  
    _qpIdQBo  
    3)9e-@  
     安装光栅堆栈 <eP,/H  
    - 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）。 g_k95k3V'  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 gg8)oc+w  
     堆栈方向 #3eI4KJ4+l  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 mG\9Qkom|  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 ;]=@;? 9  
    [eBt Dc*w  
     W(?J,8>  
    #7]>ozKm  
    ="f-I9y  
     横向位置 vpOGyvI  
    −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。 Pth4_]US  
    −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。 +ZGH  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 p_e x  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 /v| b]Ji  
     通过组件定位选项。 ;=E}PbZt2  
    a?4Asn  
    m^0 I3;  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     X56q ,jCJ{  
    KL9JA; "  
    nD)SR  
     单光栅分析 e6qIC*C!  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 N~or.i&a  
     系统内的光栅建模 20}]b* C}  
    - 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。 -*Qg^1]i+  
    - 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。 'O9Yu{M  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 VkJTcC:1  
    _ Qek|>  
     h.Sbds  
    3,{;wJ Z  
    5. 光栅级次通道选择 qoZAZ&|HI  
    '%:E4oI  
    xdY'i0fh  
     方向 =,i?8Fuz  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 PJe \PGh  
     衍射级次选择 eI|~neh  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 J p%J02  
    - 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。  2t  
     备注 wN6sica|  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 9ao?\]&t  
    ~x_(v,NW  
     z~v-8aw  
    |Xd& aQ  
    6. 光栅的角度响应 ;eO Ye3;c  
    Q&%gpa ).W  
    RC8-6s& ln  
     衍射特性的相关性 %?qzP '  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 W=|'&UU Ul  
    - 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。 QV*la=j/  
    - 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） CUjRz5L  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 L;b-=mF  
    U~c9PqjZ  
     YY'[PXP$Y  
    NA/Sv"7om  
    示例＃1：光栅物体的成像 rEU1 VvE  
     ^<v.=7cL0  
    1. 摘要 ~EYdEqS)  
    ]#q$i[Y  
     zx"0^r}  
    4xFAFK~lx  
    → 查看完整应用使用案例     kjQI=:i=  
    tEibxE  
    2. 光栅配置与对准 o(t`XE['<  
       K+yi_n L  
    6+PP(>em  
    {c&9}u$e  
     #SD2b,f  
    =umF C[. W  
     E!I4I'  
    3. 光栅级次通道的选择 I4c %>R  
    Tm~jYgJ  
     (KfdN'vW  
       Xa&:Hg<  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 +ZBj_Vw*|  
     v57Kr ,  
    1. 光栅配置和对准 /T 6Te<68^  
    xelh!AtE  
     nXxnyom,  
    jar?"o  
    → 查看完整应用使用案例 )MX%DQw  
     .=c@ps  
    2. 基底处理 sn@)L~$V  
    `X`|]mWj  
     ~<osL  
    1;>RK  
    3. 谐振波导光栅的角响应 P|aSbsk:I<  
    0upZ4eN  
     HI)U6.'  
    ];0:aSi#  
    4. 谐振波导光栅的角响应 Uf$IH!5;Z  
    E 6!V0D  
     W*4!A\K  
       <)@^TRS  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 zH@+\#M  
     {Z[kvXf"mZ  
    1. 用于超短脉冲的光栅 23q2u6.F`  
    L+)mZb&  
    MpJx>0j/J  
    U(:t$SBKy  
    →     查看完整应用使用案例     Aq/wa6^%  
    'FN3r  
    2. 设计和建模流程 +Pn`AV1  
    `"bp -/  
     yhyh\.  
    y"nC T3  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 s|"4!{It  
    "QY~V{u5  
     89A04HX  
     
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