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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: 2025-10-15
    1. 摘要 ]^>#?yEA3  
    CoZXbTq  
    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。 5]Wkk~a  
    |;L%hIR[  
     -nC 5  
    x J;DkPh  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 *@M7J  
    "S">#.L  
     单光栅分析 ZQd\!K8y^Q  
    −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。 91Cg   
    −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。 `7;I*|  
    Dn[iA~  
    W6Os|z9&|  
     系统内的光栅建模 7R$]BY=  
    WHV]H  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 9$9Pv%F:j  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 \XG18V&  
     s}~'o!}W  
    -PHVM=:  
    nUZ+N)*  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 uW.)(l  
     Eua\N<!aai  
    3. 系统中的光栅对准 }tH$/-qnJE  
    {y{& tz Z  
    I|6wPV?  
     安装光栅堆栈 p'2ZDd =v  
    −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）。 39W"G7n?v  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 zU+` o?al  
     堆栈方向 7p}.r J54  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 6 u3$ .Q  
    x)X=sX.  
    x5Sc+5?*  
    u&iMY3=  
     安装光栅堆栈 ,j4 ;: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）。 +^St"GWY  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ^-CQ9r*  
     堆栈方向 ))M; .b.D  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 zc<C %t[~y  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 k^|P8v+"D  
    I2@pkVv3z  
     `-l, `7e'  
    E7eOKNVC#  
    *wml 4lh  
     横向位置 ~W q[H  
    −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。 0Ey*ci^ue  
    −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。 t3TnqA  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 r?e)2l~C8j  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 #+2|ZfCn%  
     通过组件定位选项。 N'L3Oa\%  
    1/t}>>,M  
    R@=Bk(h  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     0Hz*L,Bh4  
    H];QDix?  
    [u_-x3`  
     单光栅分析 PvzB, 2":  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 jk0Ja@8PK  
     系统内的光栅建模 e]\{ Ia  
    - 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。 *QzoBpO<  
    - 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。 _kR,R"lh  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 qDqgU  
    <r*A(}Y  
     q%u;+/|l  
    =sG9]a<I  
    5. 光栅级次通道选择 )'{:4MX  
    MB,;HeP!  
    9JHu{r"M  
     方向 kRBPl9 9  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 C7ZU)MEUd/  
     衍射级次选择 9aw- n*<  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 +zpmy3Q  
    - 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。 \JBJ$lBL  
     备注 X<4h"W6  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ~=5vc''  
    neGCMKtzlJ  
     }.<%46_Z-  
    hSmu"a,S  
    6. 光栅的角度响应 'kW'e  
    h' OLj#H  
    dU]>  
     衍射特性的相关性 A*I mruV  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 M2ig iR  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 fu/v1Nhm  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） Az2HlKF"L  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 %(`4wo},  
    ]XEkQ  
     CErkmod{}e  
    _DChNX   
    示例＃1：光栅物体的成像 .'Vjs2 2  
     `;L0ax  
    1. 摘要 <tZPS`c'_  
    kI974:e42  
     6g@@V=mf  
    jP6;~[rl  
    → 查看完整应用使用案例      }SHF  
    hS4Ljyeg  
    2. 光栅配置与对准 rIz"_r  
       euHX7  
    sa8Sy&X"  
    !*wK4UcX"  
     ;ti{ #(Ux  
    3\6 UH  
     <o5+*X  
    3. 光栅级次通道的选择 2RD os#  
    Qci<cVgP  
     JcxhI]E  
       >a98 H4  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 I(E1ym  
     <Tr_,Ya{9  
    1. 光栅配置和对准 vv,OBL~{  
    jcF/5u5e  
     u]P0:)tS.  
    Zg%SE'kK  
    → 查看完整应用使用案例 5H#3PZaQ  
     ANh5-8y  
    2. 基底处理 2s,wC!',  
    ;p%a!Im_ <  
     95giqQ(N  
    |MvCEp  
    3. 谐振波导光栅的角响应 z#b31;A@$  
    Zs!)w9y&V  
     JZ&]"12]fR  
    FA\gz?h  
    4. 谐振波导光栅的角响应 2E/#fX9!4  
    ): C4"2l3  
     93:s[b mx  
       GE=#8-@g~p  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Owalt4}C  
     Ftj3`Mu  
    1. 用于超短脉冲的光栅 $H^hK0?'  
    C( C4R+U  
    /EhojODMF  
    Kx6_Vp  
    →     查看完整应用使用案例     ?lCKZm.,(-  
    `':$PUz,g  
    2. 设计和建模流程 ,WbO8#z+  
    c]O3pcU  
     LjjE(Yrv{  
    !G3O!]  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 `bO+3Y'5  
     ' -[  
     3/o-\wWO  
     
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