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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: 2025-10-15
    1. 摘要 ..yuEA  
    eto3dJ!R  
    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。 %AbA(F  
    yYmV^7G  
     [u[`!L=  
    Sbub|  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ~2xC.DF_N  
    ~@ZdO+n?  
     单光栅分析 X E]YKJ?|k  
    −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。 k 8^!5n  
    −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。 5p6Kq=jhb  
    et";*EZJX  
    $ JI`&  
     系统内的光栅建模 l,Un7]*  
    t59" [kQ  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 9tmYrhb$  
    −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。 MCHRNhb9  
     XHu Y'\;-  
    Z&W|O>QTl  
    =G9%Hz5~:  
    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。 Z5juyzj  
     ,)mqd2)+"  
    3. 系统中的光栅对准 yoTbIQ  
    BcaMeb-Z  
    }IvJIr  
     安装光栅堆栈 gd'#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）。 #*uSYGdc  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 0wZ_;FN*-  
     堆栈方向 9"_JiX~3  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 .$b]rx7$ ~  
    grEmp9Q ?  
    A#~"Gp  
    xQ4D| &  
     安装光栅堆栈 4?XX_=+F|  
    - 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）。 l c)*HYqU  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 <)y44x|S'  
     堆栈方向 P9Hv){z  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 }$u]aX<  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 vlCjh! x  
    HM%n`1ZU  
     $2E n^  
    DX.u"&Mm  
    :kSA^w8  
     横向位置 dDN#>|  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 ($*bwqp]}  
    −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。 cSCO7L2E18  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 SeAokz>  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 #.p^ S0\pw  
     通过组件定位选项。 \UFno$;mA  
    wVk2Fr(  
    6Uq@v8mh  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     ) Ph.  
    ~k+"!'1  
    1 GUF,A+_O  
     单光栅分析 .>>@q!!s!  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ?RGL0`Lg  
     系统内的光栅建模 b?7?iV4  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 fI} Z`*  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 i'J.c4  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Ixm< wKwW#  
    LFy5tX#  
     (8o~ XL  
    CYrVP%xRA  
    5. 光栅级次通道选择 k:PO"<-U  
    z<c^<hE:l  
    h!56?4,%Y  
     方向 >FPE%X0+  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 x P{L%.  
     衍射级次选择 #C,M8~Q7  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 `Bx3grZ 7&  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 Z@&_ T3M  
     备注 ;[WW,,!Y  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 /s& xI  
    x3>K{  
     @uz&]~+`  
    T[>h6d  
    6. 光栅的角度响应 JC`|GaUy  
     WwbE xn<  
    @B5@3zYs  
     衍射特性的相关性 `kIzT!HX  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 yXS ~PG  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 .:Bjs*  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） Zoj.F  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 owZj Q  
    Gm^@lWzG  
     ElhTB  
    Rct|"k_"Ys  
    示例＃1：光栅物体的成像 /pgfa-<  
     xc Wr hg  
    1. 摘要 ,e( |,u  
    3v;o`Em&  
     <`5>;Xn=  
    eS fT +UL  
    → 查看完整应用使用案例     AuUT 'E@E  
    n l Xg8t^G  
    2. 光栅配置与对准 %Fq"4%  
       K+Q81<X~  
    VJBVk8P  
    xB3;%Lc  
     <(`dU&&%"}  
    epj]n=/}[  
     jVL<7@_*  
    3. 光栅级次通道的选择 5+rYk|*D+k  
    0#F3@/1h  
     N72z5[..  
       cy7GiB2'  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 <F+S}!q  
     i0{pm q  
    1. 光栅配置和对准 2,puu2F  
    5 g99t$p9  
     m'Z233Nt"  
    1QtT*{zm$F  
    → 查看完整应用使用案例 fF[n?:VV  
     FMhwk"4L  
    2. 基底处理 &tw.]3  
    B<DvH"+$  
     Smo^/K`f9  
    ##Z:/SU  
    3. 谐振波导光栅的角响应 j+]>x]c0  
    'IP'g,o++  
     ir qlU  
    )XMSQ ="m  
    4. 谐振波导光栅的角响应 NSHWs%Zc  
    bBAZr`<&U  
     flIdL,  
       T nAd!  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法  LD: w wH  
     jC ,foqL  
    1. 用于超短脉冲的光栅 dMw7Lp&  
    +`kfcA#pi  
    ?'CIt5n+\{  
    YKf,vHau  
    →     查看完整应用使用案例     yeKzI~  
    * gr{{c  
    2. 设计和建模流程 vrm[sP  
    )+wBS3BC  
     \E9Z H3;  
    @cAv8i K  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 D^=_408\  
    epCU(d*b  
     go m< V?$  
     
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