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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 h>K%Ox R  
    [es-&X07<  
    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。 ZBfB4<M9xS  
    O:G-I$F|  
     -\=kd {*B  
    ;hp?wb  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 >a1 ovKF  
    ?HaUT(\j  
     单光栅分析 } g[(h=Qi  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。  W,)qE^+  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 gw9:1S  
    ^<O:`c6_  
    eEkbD"Q  
     系统内的光栅建模 '|N9xL m  
    VR_bX|  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 z|>f*Z  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 z"lRfOWI  
     sp$W=Wu7  
    t^1c^RpTb  
    nxh9'"th  
    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。 ;}gS8I|  
     D>Ph))QI  
    3. 系统中的光栅对准 ssC5YtF7X  
    />9?/&N6"  
    g:nU&-x#R  
     安装光栅堆栈 (eAh8^)  
    −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）。 nANoy6z:  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 qjp<_aw  
     堆栈方向 .4wp  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ROHr%'owgL  
    ?#917M  
    8o;9=.<<~u  
    nf MQ3K P  
     安装光栅堆栈 .v:K`y;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）。 K r&HT,>B  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 H A(e  
     堆栈方向 X pd^^  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 =1"8ua  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 Y-WY Q{  
    l`R/WC  
     )d6Ya1vJH  
    cTeEND)  
    #ab=]}2W_g  
     横向位置 5? s$(Lt~  
    −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。 ctL@&~*nY  
    −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。 ryq95<lF  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 a|im DY_-j  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 }$ Am;%?p  
     通过组件定位选项。 5E/z.5 q  
    dEp?jJP$;  
    -)tu$W*  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     @M-+-6+  
    p|M  8ww  
    "3v[\M3  
     单光栅分析 j[h4F"`-  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 /0mbG!Ac  
     系统内的光栅建模 e/m ,PE  
    - 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。 ^V~r S8]gj  
    - 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。 YGObTIGJvf  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 {qCmZn5  
    Rt<8 &.m4  
     g(Jzu'  
    u9FXZK7  
    5. 光栅级次通道选择 o~F @1  
    xh\{ dUPA  
    Ogf myYMtc  
     方向 4cql?W(D  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Q- %Q7n'c  
     衍射级次选择 }06  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 M ,8r{[2  
    - 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。 RvYH(!pQ  
     备注 Poacd;*  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 B8_ w3;x  
    z$E+xZ  
     Dqe/n_Z  
    jl=<Q.Mm7  
    6. 光栅的角度响应 qDO4&NO  
    3Bz0B a  
    :xfD>K  
     衍射特性的相关性 QH6Lb%]/  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 0sRby!  
    - 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。 8ltHR]v  
    - 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） J56+eC(  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 IEdC _6G  
    !=#E/il,  
     u7&r'rZ1_!  
    !Ljs9 =UF  
    示例＃1：光栅物体的成像 k=O2s'F`  
     mk1;22o{TX  
    1. 摘要 &eT)c<yhyK  
    "';'*x  
     _`L,}=um'  
    uYS?# g  
    → 查看完整应用使用案例     sf]y\_zU  
    k'wF+>  
    2. 光栅配置与对准 E) >~0jv  
       l0g#&V--  
    Wy,DA^\ef  
    ]6</{b  
     *~fZ9EkD  
    [zK|OMxoV  
     V# |#% 8  
    3. 光栅级次通道的选择 /g712\?M4  
    'bkecC  
     L._I"g5 H9  
       7[QU *1bk  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 er^z:1'  
     B}gi /  
    1. 光栅配置和对准 X4&{/;$  
    =R!=uml(  
     O%A:2Y79  
    F$ x@ ]  
    → 查看完整应用使用案例 R 3 Eh47  
     +GgWd=X.Y  
    2. 基底处理 {J%hTjCw  
    (80]xLEBL  
     hyL3fkMJ,  
    /9|1eSUa  
    3. 谐振波导光栅的角响应 'rRo2oTN  
    W{Ie(hf  
     H]Q Z4(  
    8[ 1D4d  
    4. 谐振波导光栅的角响应 `Te n2(D  
    :HRJ49a  
     lKI1bs]i  
       9C$b^wHd  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 (}"r 5  
     WO)rJr!C  
    1. 用于超短脉冲的光栅 T^aEx.`O}`  
    `.Y["f 1B  
    06pLa3oi  
    f/?# 1  
    →     查看完整应用使用案例     AGn:I??  
    \)DP(wC  
    2. 设计和建模流程 5P -IZ8~$  
    ]o_Z3xXUa  
     R(=Lhz6R4  
    cuBOE2vB.  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 q+3Z3v  
    D.j'n-yw  
     1s=M3m&H  
     
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