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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 Gh|1%g"gm  
    N'm:V  
    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。 Z@C D1+G  
    _TQt!Re`,  
     ]\ r~"*TZ  
    $X*$,CCIB  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 JG}U,{7(  
    &|E2L1  
     单光栅分析 nI_Zk.R  
    −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。 oS,<2Z  
    −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。 'OX6e Y5  
    Rb#Z\e}e-  
    J;T_ 9  
     系统内的光栅建模 c@nl;u)n  
    B~PF<8h5  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Fx3VQ'%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。 #{ Uk4  
     dEe/\i'r9  
    ki+9 Ln;  
    T. ` %1S  
    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。 ;:$Na=  
     !&'xkw`  
    3. 系统中的光栅对准 ~C!vfPC  
    M;43F*   
    1;:2=8  
     安装光栅堆栈 ]-PF?8  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 1@nR.v"$  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 i*U\~CZjT  
     堆栈方向 ]7u8m[@  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 -O_UpjR;  
    "!Qhk3*  
    ,<vrDHR  
    |y:DLsom?i  
     安装光栅堆栈 D 1hKjB&  
    - 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）。 g3Xz-  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 A|>C3S  
     堆栈方向 lMm-K%(2  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 xY~ DMcO?  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 pKH4?F  
    93!a  
     Y?5yzD:  
    #63/;o:l$  
    rL,)Tc|"  
     横向位置 wl{p,[]  
    −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|Jo[4A  
    −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。 @Op8^8$`  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 AQiP2`?  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 <m6Xh^Ko;  
     通过组件定位选项。 yav)mO~QU6  
    =)zq %d?i;  
    bL&]3n9Rwu  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     _L=vK=,  
    W?l .QQk  
    U1"t|KW8  
     单光栅分析 ROjjN W`W  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 & 9]KkY=  
     系统内的光栅建模 *g,?13Q_  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 asq/_`  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 -E500F*b  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 @LE?XlhD  
    F d\XDc[g  
     kCwTv:)  
    y(]|jRo  
    5. 光栅级次通道选择 hv"toszj\  
    GY",AL8f  
    )4`Ml*7x  
     方向 D}061~zb$  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 *3ne(c  
     衍射级次选择 rgYuF,BT.  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ,|#>X>^FQQ  
    - 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。 p;7 4 +q  
     备注 v\Wm[Ld  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 wrO>#`Z  
    R|CY4G j  
     Fm;)7.% >  
    L~oFW'  
    6. 光栅的角度响应 lQsQRp  
    9V66~Bf5  
    fD~!t 8J  
     衍射特性的相关性 0o<q Eo^  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 NDOZ!`LqH  
    - 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。 YDNqWP7s  
    - 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） $&C(oh$:  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 jccW8g~ ~  
    ob] lCX)  
     @*DIB+K  
    #c^Q<&B  
    示例＃1：光栅物体的成像 ZmULy;{<)  
     4v|/+J6G  
    1. 摘要  i) 2))C  
    4{DeF@@  
     F3Y>hs):7  
    Z0=m:h  
    → 查看完整应用使用案例     ~t:b<'/  
    ?&"^\p  
    2. 光栅配置与对准 _onp%*  
       +2zuIW.  
    Hk]BC  
    Q@2tT&eL  
     x ct U.)p  
    &Bn; Vi  
     s\W  
    3. 光栅级次通道的选择 cY2-T#rL  
    O^}v/}d  
     ?*'$(}r3  
       S/-7Zo&w+  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 j#e.rNG  
     =4e=wAO(i  
    1. 光栅配置和对准 w"v'dU^  
    aEDN]O95?  
     n r>{ uTa  
    olMO+-USP  
    → 查看完整应用使用案例 y<`?@(0$  
     eFSC^  
    2. 基底处理 ,%h!%nz!  
    $G_Q`w=jM  
     _GO+fB/Q1  
    {1MGb%xW  
    3. 谐振波导光栅的角响应 HJ qQlEq  
    *>'2$me=  
     bw<w u}ED  
    Y_@"v#,  
    4. 谐振波导光栅的角响应 ^W"Q (sh  
    !&`\ LJ=j  
     -k&{nD|  
       (s"iC:D6U  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 @%<?GNSO  
     lmQ6X  
    1. 用于超短脉冲的光栅 yIIETE  
    `<J#l;y  
    ahtYSz_FM  
    o}=.  
    →     查看完整应用使用案例     8rwYNb.P  
    wm=RD98  
    2. 设计和建模流程 ( f,J_  
    qon{ g  
     `\jTpDV_W  
    'qV3O+@MF  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 S9p?*  
    'e]HP-Y<  
     NQC3!=pQ}Y  
     
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