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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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    离线infotek
    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 /d`"WK,  
    c_lHj#A(l  
    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。 / 3A6xPOg  
    v4$/LUJZp  
     R4?>C-;  
    kaG/8G(  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 @"@a70WHk  
    D6 B-#u!M  
     单光栅分析 lu8G $EQI  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 u9lZHh#V-  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 sD|l}f  
    _)A|JC!jId  
    ~9X^3.nI  
     系统内的光栅建模 q z)2a2C  
    | ,8z" g  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 tvkdNMyX%9  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 .`or^`X3  
     d2\ !tJm  
    *~rj!N?;  
    }Zhe%M=}G  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 TlG>)Z@/  
     J<) qw  
    3. 系统中的光栅对准 _Q V=3UWP  
    4kOO3[r  
    w.qtSW6M+  
     安装光栅堆栈 ;vn0%g  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 [%W'd9`>  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 rd <m:r  
     堆栈方向 Zxk~X}K\P  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 hlVye&;b8  
    5Qgu:)}  
    q0sf\|'<}  
    2y [Q  
     安装光栅堆栈 *TOdIq&z  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 #w$Y1bjn  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ;(Yb9Mr)z  
     堆栈方向 A40DbD\^ad  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 -4Qub{Uym  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 ^2+Ex+  
    ,H7X_KbFD4  
     2.qPMqH  
    C6+ 5G-Z  
    P^Hgm  
     横向位置 Q*M#e  
    −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。 T,38Pu@r  
    −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。 1" '3/MFQ8  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 VQ=  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 5Cf!NNV  
     通过组件定位选项。 sz7*x{E  
    CEfqFn3^  
    aq,1'~8XR  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     Iix,}kzss  
    S ?Zh#`(*  
    <JPN< Kv  
     单光栅分析 $QbJT`,mr  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 `kKssU<  
     系统内的光栅建模 LKN7L kl  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 `Fqth^RK?p  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 5(;Y&?k  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 D?Oe";"/  
    .:_'l)-  
     B4s$| i{D  
    UB~K/r`.|  
    5. 光栅级次通道选择 zCs34=3 D[  
    )@]%:m!ER  
    0d2P   
     方向 &1 \/B  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 O]:9va  
     衍射级次选择 ammi4k/  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ~!uX"F8Xl  
    - 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。 kD#T _d  
     备注 If'q8G3]-  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 fy+5i^{=  
    b42%^E  
     ` w;Wud'*<  
    Lg4|6.Ez|P  
    6. 光栅的角度响应 *F$@!ByV  
    jN6V`Wh_  
    O:BdZ5 b  
     衍射特性的相关性 74^v('-2  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ~cU1 /CW8  
    - 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。 |# 0'_  
    - 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） U~ X  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Y e0,0Fpw  
    q<AnWNheE  
     9.)z]Gav  
    &%J{uRp  
    示例＃1：光栅物体的成像 <4{m99  
     /gAT@Vx  
    1. 摘要 :N8n6)#1=  
    . !1[I{KU  
     .2I?^w&j+  
    j"Jf|Hq $  
    → 查看完整应用使用案例     `%YMUBaI  
    Ry95a%&/s  
    2. 光栅配置与对准 wx-\@{E  
       }u#3hYa  
    'Agw~ &$  
    EPE_2a}  
     MkW=sD_  
    tE %g)hL-  
     fz=8"cDR  
    3. 光栅级次通道的选择 MKbcJZe  
    QC'Ru'8S  
     ;R= n<=Axa  
       (iKJ~bJ  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 xLed];2G  
     S(@kdL  
    1. 光栅配置和对准 |GMo"[  
    bo<P%$(D  
     *VsGa<V  
    _DxHJl  
    → 查看完整应用使用案例 -k + jMH  
     y`9#zYgqA  
    2. 基底处理 2hV -h  
    gWgp:;Me  
     ILr=< j  
    1 b 7jNkQ  
    3. 谐振波导光栅的角响应 k'r}@-X  
    Y. J!]|  
     7V%P  
    f?d5Ltg   
    4. 谐振波导光栅的角响应 G^B> C  
    9(t(sP_  
     |ufL s  
       <M\&zHv  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Tdh(J",d  
     RP$u/x"b  
    1. 用于超短脉冲的光栅 yF\yxdUX#  
    \me5"ZU  
    7:B/ ?E  
    ~!ooIwNNz  
    →     查看完整应用使用案例     OPN\{<`*d  
    M|c_P)7ym  
    2. 设计和建模流程 NzAh3k  
    o2dO\$'  
     k.C&6*l!5;  
    =?$~=1SL+  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 U 2-{p  
    xO_>%F^?  
     W,EIBgR(R5  
     
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