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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 `p1B58deC  
    J] w3iYK  
    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。 xf8[&?  
    S:Jg#1rww-  
     'h 7x@[|  
    /er{sKVX<  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ),y`Iw  
    ,fTC}>s4  
     单光栅分析 <#;5)!gr{  
    −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。 -;ra(L`  
    −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。 n qx0#_K-E  
    H=*0KX{  
    E.sZjo1  
     系统内的光栅建模 7cWeB5 e?O  
    :?LNP3}  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 98| v.d  
    −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。 _?y3&4N)  
     #Ef!X  
    ?Q+*[YEJ5  
    PFx.uqp  
    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。 .Ln98#ZR  
     ;K|K]c  
    3. 系统中的光栅对准 wtfH3v  
    7HY8 F5Brx  
    )E7wBNV   
     安装光栅堆栈 MxI*ml8z?  
    −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）。 y29G#Y4J  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 t^>P,%$  
     堆栈方向 Z]WX 7d  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 E(_k#X  
    EE|c@M^  
    ut]UU*g^$  
    >?)_, KL  
     安装光栅堆栈 P*>?/I`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）。 6R8>w,  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 BB9eQ: xO  
     堆栈方向   )*6  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 g:xg ~H2  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 5-k gGOt  
    f%1\1_^g  
     Anpp`>}N  
    \ZhkOl  
    ~;pP@DA  
     横向位置 i92Z`jiR  
    −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。 ,3eN&  
    −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。 C+ Y;D:  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 4 #KC\C  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 7J`v#  
     通过组件定位选项。 xh CQ Rw  
    q[W@.[2y)  
    $FIJI^Kd7  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     fk6=;{  
    l x0BKD?n  
    g`C"t3~%S  
     单光栅分析 Q%!xw(  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 [T)>RF  
     系统内的光栅建模 7@ y}J5,  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 +XX5;;IC  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。  xiQc\k$  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 `*yOc6i]  
    yLnTIE3)  
     P,F5Hf  
    !B{(EL=g  
    5. 光栅级次通道选择 TV_a(#S   
    `:m=rT_  
    s(s_v ?k  
     方向 +!`$(  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 z Z~t ,>  
     衍射级次选择 ;Z;` BGZJ  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 Eg&Q,dH[  
    - 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。 ]d%Ou]609  
     备注 $:-C9N29  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 L8zMzm=-  
    DAtAc(05)  
     p&`I#6{  
    Po\+zZjo  
    6. 光栅的角度响应 yTe25l{QaF  
    6 W$m,3Dg  
    [5M!'  
     衍射特性的相关性 {+kWK;1  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 -%[6q  
    - 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。 U}=H1f,  
    - 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） xs "\c7pC  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 bZQ_j#{$  
    AI9=?X<kh  
      Spo[JQ%6  
    ~+RrL,t#  
    示例＃1：光栅物体的成像 Hb^ovc0   
     NX]6RZr-  
    1. 摘要 s>>lf&7  
    H66~!J0;a  
     ,S, R6#3G  
    : 9zEne4  
    → 查看完整应用使用案例     &mA{_|>  
    A/j'{X!z  
    2. 光栅配置与对准 WS@8Z0@RD  
       ry* 9  
    E`iE]O  
    sP8_Y,  
     ]tbl1=|  
    H a`V"X{}  
     3}.OSt'=  
    3. 光栅级次通道的选择 +]VW[ $W  
    k9&pX8#  
     jwwst\f  
       *vzj(HGO  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 '1 \UFz  
     GMob&0l8_  
    1. 光栅配置和对准 2&F  H8  
    |X~vsM0  
     jSvo-  
    m W4tW  
    → 查看完整应用使用案例 !t&C,@Ox  
     M;@/697G  
    2. 基底处理 `{S4_'  
    -kzg(+sm  
     `SYq/6$VEH  
    byj7c(  
    3. 谐振波导光栅的角响应 Ymg,NkiP0  
    gAy"W$F  
     X.ZY1vO  
    kmsgaB7?  
    4. 谐振波导光栅的角响应 DEpn>   
    B]cV|S|  
     I;?np  
       JB!KOzw  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 "eKM<S  
     4p`z%U~=u  
    1. 用于超短脉冲的光栅 IeE6?!,)  
    th|TwD&mO  
    Oj.xJ(uX+v  
    G/}nwj\  
    →     查看完整应用使用案例     ;8<lgZ9H<  
    xy<)zKp  
    2. 设计和建模流程 _ ~E_#cNn  
    ~^"s.Lsb  
     ? `#  
    1?ST*b  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 BQ77 n2(@  
    ::G0v  
     [c#?@S_  
     
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