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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 m>x.4aO1  
    E b-?wzh  
    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。 nC$f0r"z  
    @N7X(@O  
     0vbn!<:  
    y"#o9"&>&  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 lE78 Yl]  
    }y(1mzb  
     单光栅分析 )-xx$0mL-  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 }N]|zCEj  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 k:Da+w_'1  
    y1p^ &9 U  
    T\:Vu{|  
     系统内的光栅建模 .2q7X{4=  
    WogJ~N,d53  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 w,SOvbAxX2  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 q{ItTvL  
     +7U$qEG  
    :;cKns0OA  
    "EQ`Q=8  
    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。 H{VVxj  
     BD&JbH!(  
    3. 系统中的光栅对准 hk3}}jc  
    -%E+Yl{v  
    e%uPZ >'q  
     安装光栅堆栈 |a%&7-;   
    −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）。 (TM1(<j  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ;+'x_'a  
     堆栈方向 =H%c/Jty  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 wS-D"\4/  
    ]R32dI8N  
    z|^:1ov,  
     qa)X\0  
     安装光栅堆栈 a6wPkf7-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）。 }b)7gd=  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 O68/Hf1W  
     堆栈方向 0-M.>fwZ=  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 W&#Ps6)8  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 z$ZG`v>0  
    Cp`)*P2  
     cK%Sty'8+  
    bW\OKI1  
    87l(a,#J  
     横向位置 -f@~{rK.L  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 Jte:U*2  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 ZX[ @P?A+-  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 `qnSq(tNq  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 FBJw (.Jr  
     通过组件定位选项。 N9QHX  
    o *)>aw  
    w/BaaF.0  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     z2*>5 c%  
    !LB#K?I  
    c}v>Mx  
     单光栅分析 A.vWGBR  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 HJWk%t<  
     系统内的光栅建模 M6 l S2  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 qIIc>By(\"  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 C ioM!D  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ~3bH2,{L[  
    MWTzJGRT  
     TR}ztf[e  
    '0|0rwx  
    5. 光栅级次通道选择 x8 :  
    }TE4)vXs  
    *{[jO&& J  
     方向 5q4sxY9T  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 9jW/"  
     衍射级次选择 50h?#u6?  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 z0|%h?N  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 zr#n^?m  
     备注 4+46z|  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 =E$Hq4I  
    1 ? be  
     1?+%*uoPX  
    is`O,Met  
    6. 光栅的角度响应 >F7v'-*{  
    vt8z=O  
    T7+_/ Qh  
     衍射特性的相关性 bDK%vx!_  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 /WqiGkHV*  
    - 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。 qcpAjjK  
    - 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） Y6<"_  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ))Q3;mI"  
    3>O=d>  
     .$&_fUY  
    !<'0 GOl  
    示例＃1：光栅物体的成像 !| ObNS  
     -hv<8bC~4  
    1. 摘要 Ew.a*[W''  
    (.D|%P  
     RC{|:@]8  
    4l)Q  
    → 查看完整应用使用案例     ?mM6[\DFoT  
     3"B$M  
    2. 光栅配置与对准 XQW9/AzNf  
       ]&;M 78^6  
    Iq/V[v  
    lxSCN6  
     )GgO=J:o  
    fT$Fv  
     WBOebv  
    3. 光栅级次通道的选择 )o51QgPy  
    EGD&/%aC  
     [*i6?5}-  
       'UW]~  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 y*6-?@  
     0xZX%2E  
    1. 光栅配置和对准 ?|}%A9   
    ~r%>x  
     uIeD.I'@{5  
    L"Vi:zdp  
    → 查看完整应用使用案例 .LQvjK[N  
     ??MF8 uv  
    2. 基底处理 d]bM,`K* 6  
    s"jNS1B  
     @20~R/vh  
    . PAR  
    3. 谐振波导光栅的角响应 1ig#|v*+  
    dF (m!P/R  
     ]Sl]G6#Iwv  
    f*uD9l%/  
    4. 谐振波导光栅的角响应 iD/r8_}  
    'OERW|BO  
     ~sk{O%OI  
       \@%sX24D  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 S zqY@  
     ;R#:? r;t  
    1. 用于超短脉冲的光栅 k~P{Rm;F  
    +0)zB;~7  
    z'9Mg]&>  
    ga#Yd}G^~3  
    →     查看完整应用使用案例     utJz e  
    gp?|UMA9 .  
    2. 设计和建模流程 "?[7oI}c&  
    E\ 'X|/$a  
     l>H G|ol  
    BUp,bJpO  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 0lyCk }c  
    [+j39d.Q  
     XyM?Dc5,  
     
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