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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。 H!. ZH(asY  
    /n8 psj  
     gLx/w\l6  
    4oN${7k0  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 KGQC't  
    jE*Ff&]%m  
     单光栅分析 @p6@a6N%  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 - `4Ty*K  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 HT&p{7kFm  
    |lE-&a$xd  
    &SrGh$:X  
     系统内的光栅建模 ~?-qZ<9/  
    Pxk0(oBX  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 5v3RVaqZ  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 KK$ a;/  
     *;P2+cE>H3  
    9N1#V K  
    /W0E(8:C)  
    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。 Q]T BQ&  
     &D)2KD"N  
    3. 系统中的光栅对准 b"&E,=L  
    #!L%J<MX  
    hk.yR1Y|  
     安装光栅堆栈 /4-}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）。 yXrd2?Rq@  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 >fg4x+0%  
     堆栈方向 C/y(E |zC$  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 -_HRqw,Z0  
    Zd+>  
    7O9n!aJ  
    dEG ]riO  
    }>,CUz  
     安装光栅堆栈 L&'l3|  
    - 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）。 M=6G:HHY  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 *7_@7=W,  
     堆栈方向 @sdS 0pC  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 3u4:l  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 M2L0c?  
    'mUI-1GkT  
     V $>"f(  
    %!yxC  
    Mn{XVXY@qm  
     横向位置 IW mHp]  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 >HX)MwAP  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 716hpj#*  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 fQ1 0O(`g,  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 @ce3%`c_  
     通过组件定位选项。 9GE]<v,_[  
    pW7kj&a_.  
    99EX8  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理      qJURPK  
    ?l>e75V%w  
    {>A 8g({i  
     单光栅分析 9j2\y=<&  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Bqp&2zg)@  
     系统内的光栅建模 `;e^2  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 Q<C@KBiVE  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 g*28L[Q~  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 x~nQm]@`h  
    c<>y!^g  
     I0(8Z]x  
    O[L\T  
    5. 光栅级次通道选择 l%@dE7<&#Z  
    _Po#ZGm~  
    L/5z!  
     方向 K: 4P ;ApI  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 7fUi?41XA  
     衍射级次选择 }d@LSaM  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 {vjq y&?y  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 UFos E|r:  
     备注 \k4M{h6  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 !}y8S'Yjw  
    K/~Y!?:J r  
     We|-5  
    FGDw;lEa9[  
    6. 光栅的角度响应 #c :9 V2  
    z}D#WWSxf  
    V54q"kP,@.  
     衍射特性的相关性 <e[!3,%L  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 1ZKz3)K  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 9Y\F53p&j  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） w9'H.L q  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 `9:v*KuM#R  
    Z5yt]-WN&  
     [l`^fnKt  
    HuK Aj  
    示例＃1：光栅物体的成像 +A&EKk%$ |  
     cj`#Tg.  
    1. 摘要 C CLfvex  
    PMD,8]|  
     GCZu<,  
    .HQVj'g  
    → 查看完整应用使用案例     1`nc8qC  
    g<0w/n!jmC  
    2. 光栅配置与对准 tnA_!$Y a  
       /E; ;j9  
    ^Kb9@lz/  
    2lX[hFa5  
     .QNjeMu.  
    _,11EeW@  
     F fZ{%E  
    3. 光栅级次通道的选择 buc,M@>  
    PXOq#  
     q#l.A?rK\  
       aB/{ %%o  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 ;L#L Dk{Za  
     InAU\! ew  
    1. 光栅配置和对准 (N&k}CO]W  
    iH($rSE  
     cw*(L5b u  
    TJeou# =/  
    → 查看完整应用使用案例 QJ[(Y@ O6a  
     07~pf}  
    2. 基底处理 kyp U&F  
    /e;e\k_}'  
     |`N$>9qN  
    Sn_z  
    3. 谐振波导光栅的角响应 50}.Xm@,BO  
    \=HfO?$ Ro  
     4`?sE*P@`  
    B]&Lh~Im  
    4. 谐振波导光栅的角响应 !"Z."fm*  
    g}\U, (  
     NN31?wt  
       dqIZ#;:g  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 FKDamHL<  
     ~}hba3&b;#  
    1. 用于超短脉冲的光栅 AAeQ-nbP  
    *[XN.sb8E  
    qk"oFP6  
    KZ367&>b7  
    →     查看完整应用使用案例     ]1YYrgi7  
    SSSDl$}'t  
    2. 设计和建模流程 6Cop#kW#  
    zsR  wF  
     *l-Dh:  
    b/a?\0^  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 F&nMI:h7  
    ~@)- qV^~  
     nr<}Hc^f-  
     
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