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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。 WI]o cF  
    85 EQ5yY  
     rc+C?)S  
    1B),A~Ip  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 r{L4]|(utY  
    G-9iowS/A  
     单光栅分析 ARcv;H 5  
    −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。 G:x*BH+  
    −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。 \!]Ua.e<  
    s1|/S\   
    \{Q?^E  
     系统内的光栅建模 Y#!h9F  
    Y+K|1r  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 =^H4Yck/5  
    −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。 fgihy  
     r`c_e)STO  
    5[j`6l  
    - 0?^#G}3}  
    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。 d #jK=:eK  
     3\T2?w9u(  
    3. 系统中的光栅对准 42>Ge>#F  
    -,K!  
    Ltjbxw"Qd  
     安装光栅堆栈 NEa>\K<\  
    −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）。 9&RFO$WH  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 Kx_h1{  
     堆栈方向 'zh7_%  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 K't]n{$  
    Mi~(aah  
    sg E-`#  
    5SkW-+$  
    ;gC|  
     安装光栅堆栈 r! Ay :r  
    - 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）。 5BBD.!  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ?f/n0U4w  
     堆栈方向 =IAsH85Q  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 Gycm,Cy  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 QRLt9L  
    9'hv%A:\3  
     Z$J#|  
    1~ $);US  
    #97h6m?  
     横向位置 u4Em%:Xj  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 u^029sH6j  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 B c2p(z4  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 _HhbIU  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 uYrfm:4S  
     通过组件定位选项。 M:5b4$Qh<  
    Ecs,$\  
    OzC\9YeA  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     Z4IgBn(Z_}  
    }^B6yWUN  
    LkQX?2>]  
     单光栅分析 B:7mpSnEQ  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 }B~If}7  
     系统内的光栅建模 {\[5}nV  
    - 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。 ;2Q~0a|  
    - 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。 ?)e37  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 trE{FT  
    KN-avu_Ix  
     ;NlWb =  
    z2Z^~, i  
    5. 光栅级次通道选择 'w1YFdW  
    H ty0qr3  
    t|m=J`a{q;  
     方向 F`9]=T0  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Is+O  
     衍射级次选择 >3&O::]3  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 "O(9m.CZ  
    - 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。 d:yqj:  
     备注 Y3O#Q)-j$  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 'fPdpnJ<  
    Li Kxq=K  
     UT="2*3gz  
    8zMu7,E  
    6. 光栅的角度响应 |hr]>P1  
    r;m)nRu  
    n9s iX  
     衍射特性的相关性 VsA'de!V4[  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 >|;aIa@9  
    - 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。 ;`6^6p\p  
    - 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） qpXWi &g  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 E }ZJ)V7  
    fNrgdfo  
     2=_g f  
    +k`!QM>e-  
    示例＃1：光栅物体的成像 ~/*MY  
     GaSPJt   
    1. 摘要 ~,*b }O  
    <mAhr  
     L QjsOo  
    u,6~qQczE  
    → 查看完整应用使用案例     rylzcN9RM$  
    5# K4bA  
    2. 光栅配置与对准 {GJ@psG*  
       2,*M|+W~  
    RZ+`T+zL  
    [}&Sxgv  
     G\(|N9^:  
    H<3I 5Kgt  
     v,ju!I0.  
    3. 光栅级次通道的选择 2p " WTd  
    >;[*!<pfK5  
     ^`G}gWBx}w  
       rdJR 2  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 YIjTL!bA"  
     tPF.r  
    1. 光栅配置和对准 N ,z6y5Lu  
    8w.YYo8`  
     rEF0oJ.  
    ghRVso(  
    → 查看完整应用使用案例 )6aAB|  
     BT(CM,bp  
    2. 基底处理 /3{b%0Aa  
    D gaMO,  
     cCxBzkH6  
    &#iTQD  
    3. 谐振波导光栅的角响应 D"D<+ ;S#  
    Er{>p|n =  
     5D'\b}*lJ}  
    ctGL-kp  
    4. 谐振波导光栅的角响应 ?F3h)(}  
    @/31IOIV]`  
     m|G'K[8  
       &Udb9  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Cid ;z  
     Z+=@<i''  
    1. 用于超短脉冲的光栅 .;N1N^  
    S.f5v8  
    q*>&^V$M  
    X93!bB  
    →     查看完整应用使用案例     j{Q9{}<e  
    bR)(H%I  
    2. 设计和建模流程 0ik7v<:  
     v%iflCK  
     :\o {_  
    s ']Bx=  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 ~ (jKz}'~U  
    # }y2)g  
     5yz(>EVH  
     
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