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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 1=X=jPwO C  
    ;H=6u  
    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。 :1=?/8h  
    OS 6 )`  
     s`B'vyoaa  
    XJ\q!{;h  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 {2x5 V#6  
    `R> O5Rv  
     单光栅分析 T82_`u  
    −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。 (+_J0i t  
    −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。 RFC;1+Jn  
    #J!? :(m:  
    uS'ji k}  
     系统内的光栅建模 MH?B .2  
    q{ hq.KZ  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 LTe7f8A  
    −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。 .T|NB8 rS  
     O2G+ '  
    {P-PH$ E-  
    Kq$Zyf=E  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 <@A^C$g  
     Lk9>7xY  
    3. 系统中的光栅对准 .%rR  
    .{ -yveE  
    CA4-&O"  
     安装光栅堆栈 ; ]Aa  
    −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）。 ,&=`T 7i  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 rd)) H  
     堆栈方向 Z@ kC28  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 |DW'RopM  
    >{S$0D  
    d eoM~r9s  
    v~\45eEA  
     安装光栅堆栈 LXLDu2/@  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 l8-jFeeMd  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ~@8d[Tb  
     堆栈方向 4AYc 8Z#'  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 {nefS\#{  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 m_2P{  
    dYd~9  
     X6,9D[Nw  
    !5j3gr ~  
    X{}#hyYk"  
     横向位置 kZ9< j+.  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 SN(=e#ljE  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 nY9qYFw  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 2.D!4+&  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 rcx;3Vne  
     通过组件定位选项。 p*,P%tX  
    U.U.\   
    UD2<!a'T  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     rfRo*u2"  
    cJEz>Z6[  
    C..2y4bA}  
     单光栅分析 sjI[Vq  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ?d<:V.1U@  
     系统内的光栅建模 51qIo4$  
    - 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。 ok s=|'&  
    - 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。 !rg0U<bO!  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 cqY.^f.  
    6 ]PM!6  
     3:joSQa  
    {(}w4.!  
    5. 光栅级次通道选择 ^70.g?(f[  
    :{:?D\%6  
    )O@^H   
     方向 =9 M|o0aY  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 IS2Ij  
     衍射级次选择 ;b?+:L  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 W}k?gg=  
    - 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。 8EG8!,\I  
     备注 v* ~%x  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 $&=;9="  
    {Okik}Oh  
     NB5L{Gf6-  
    C.eV|rc@T  
    6. 光栅的角度响应 fsJTwSI["  
    62)lf2$1  
    {0vbC/?]  
     衍射特性的相关性 h0 GdFWN  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 $^=jPk]+  
    - 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。 :+ 9Ft>  
    - 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） <]Pix )  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。  df4^C->:  
    #4_O;]{'  
     |<3Q+EB^  
    OpbT63@L  
    示例＃1：光栅物体的成像 Gj7QG IKx  
     hw ;dm  
    1. 摘要 ^dUfTG9{  
    FJjF*2 .  
     i[ Gw 7'f  
    4-M6C 5#.  
    → 查看完整应用使用案例     TFJ{fLG  
    XuFm4DEJ  
    2. 光栅配置与对准 /R(U>pZ  
       C`)^~C_]`3  
    D2TXOPH  
    tLXn?aNY  
     t|#NMRz  
    ;ad9{":J#B  
     /md Q(Dm  
    3. 光栅级次通道的选择 yo?g"vbE  
    ^C:{z)"h  
     Owh*KY:  
       p9&gEW  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 Nn,vdu{^2  
     lk*0c {_L  
    1. 光栅配置和对准 o]|oAN9  
    KM_)7?`  
     $dx1[ V+_  
    ~b>nCP8q  
    → 查看完整应用使用案例 (}*\ {  
     r?"}@MRW  
    2. 基底处理 p-T~x$"c|  
    ~4=]%XYz  
     _cxm}*}\#  
    g/U$!d_  
    3. 谐振波导光栅的角响应 Lem\UD$D`  
    ,);= (r9  
     f gK2.;>  
     \]f5  
    4. 谐振波导光栅的角响应 Ersr\ZB  
    d739UhKC  
     gfdPx:7^  
       vy{rwZ$  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 w!B,kqTG  
     @o4z3Q@  
    1. 用于超短脉冲的光栅 q19k<BqR  
    B c,"12  
    ,yHzo  
    fR]p+\#8u*  
    →     查看完整应用使用案例     Q QsVIHA  
    DJ1XN pm  
    2. 设计和建模流程 nJldz;  
    H7z>S G0  
     .^[fG59  
    Pg*?[^*  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 3D?IG\3  
    nu469  
     XI%RneuDr:  
     
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