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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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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 昨天 08:08
    1. 摘要 Hnvs{KC`  
    caTKi8  
    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。 ^!(tc=sr  
    CfOhk  
     !r*JGv=  
    :G<~x8]k0  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 J<iiA:&J  
    u69G #  
     单光栅分析 Jj1lAg 0  
    −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。 riglEA[^  
    −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。 I'R|B\  
    G>2: WQ/  
    `g}en%5b\  
     系统内的光栅建模 ;ejtP #$  
    ^S(["6OJ(  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 2+\@0j[q  
    −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。 \xk8+=/A  
     =\jPnov!  
    =~$)Ieu  
    u&Xn#f h  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 7I@@}A  
     =fK F#^E@  
    3. 系统中的光栅对准 !?{%9  
    _ba.oIc  
    XXW.Uios  
     安装光栅堆栈 Bp=BRl  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 .Dyxul  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 BMbZ34^e  
     堆栈方向 VSc)0eyn  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Wl>$<D4mO[  
    K./L'Me  
    +,0 :L :a  
    .t%` "C  
     安装光栅堆栈 >56;M7b(K  
    - 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）。 vo'{phtF)M  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 u6p nO  
     堆栈方向 Z7?- c  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 * p,2>[e  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 sC RmLUD  
    9Or  
     :P\RiaZAT  
    P/~kX_  
     .Aa(  
     横向位置 rWzO> v  
    −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。 :eTzjW=  
    −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。 CEb al\R  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 x;>~;vmi  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 PqwoZo0j  
     通过组件定位选项。 xcu:'7'K[  
    ~f!iz~  
    P'CDV3+  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     \_zp4Xb2  
    1ml{oqNj  
    RVe UQ%  
     单光栅分析 8G p%Q  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ^U@E rc#d  
     系统内的光栅建模 hX sH9R  
    - 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。 7S]akcT/  
    - 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。 !T8h+3 I  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 km#Rh^  
    yBwCFn.uP-  
     73d7'Fw  
    XnI)s^  
    5. 光栅级次通道选择 >Sh"/3%q  
    {nlqQ.jO  
    ob;$yn7ZO1  
     方向 :f58JLX  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 aJ}Cq k  
     衍射级次选择 H$n{|YO `  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 z>./lu\  
    - 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。 `}9jvR5  
     备注  d365{  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 d|(@#*{T]  
    J+6bp0RIh  
     `(7HFq<N  
    F`\7&'I  
    6. 光栅的角度响应 /5c;,.hm1R  
    *~%# =o  
    ^l"  
     衍射特性的相关性 Q:~>$5Em5  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 %.*?i9}  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 !@[@xdV  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） ROB/#Td  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 rG|*74Q]  
    cfEi]  
     Vr=c06a2  
    <n:j@a\up0  
    示例＃1：光栅物体的成像 [J.-gN$X@  
     qhiO( !jK  
    1. 摘要 ?YO$NYwE  
    D.\s mk  
     =5sUpP V(  
    WhHnF*I  
    → 查看完整应用使用案例     BejeFV3  
    N6BFs(  
    2. 光栅配置与对准 u.s-/ g  
       Tv{X$`%  
    S4?N_"m9  
    TZ,kmk#  
     ~~_!&  
    -gpF%g`H  
     BiUOjQC#  
    3. 光栅级次通道的选择 ,!RbFME&H  
    P`K?k<  
     phA^ kdW  
       'y?(s+  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 cH!w;U b]  
     >dW~o_u'QN  
    1. 光栅配置和对准 $0MP*TFWa  
    ? }2]G'7?  
     62 biOea  
    p v2u.qg5z  
    → 查看完整应用使用案例 B>CG/]  
     c?NXX&  
    2. 基底处理 '}D$"2I*  
    uZ-yu|1  
     Lit@ m2{\  
    >e7w!v]  
    3. 谐振波导光栅的角响应 JPX5Jm()  
    c bk|LQ.O  
     + W ? / A]  
    av&4:O!  
    4. 谐振波导光栅的角响应 Cku&s  
    X=<-rFW  
     Ifm|_  
       :Z@!*F  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 (\ze T5  
     :Qg3B ';  
    1. 用于超短脉冲的光栅 1R1DK$^c  
    RfMrGC^?  
    8jE6zS }m  
    }?pY~f  
    →     查看完整应用使用案例     KMxP%dV/=  
    'L w4jq  
    2. 设计和建模流程 +@Oo)#V|.  
    L+}q !'8S  
     H h4G3h0  
    f*VBSg[`  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 d85\GEF9i  
    S?W!bkfn  
     Cc?BJ  
     
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