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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 OX[r\  
    I p|[  
    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。 n{=Ot^ ";  
    .f|)od[  
     wdIJ?\/763  
    `:d\L H  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ()Q q7/  
    Q)5V3Q]@^  
     单光栅分析 &Y3ZGRT  
    −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。 %0vWyU:K9  
    −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。 H-eHX3c7  
    4W=fQx]  
    $p*.[)  
     系统内的光栅建模 $)6x3&]P  
    8J~-|<Q6  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 6Q_ZP#oAV  
    −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。 6UU<:KH  
     o+}G/*O8  
    VdGpreRPC  
    - x;xQ  
    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。 ~DS.b-E  
     GyfKSj;  
    3. 系统中的光栅对准 6cOlY= bn  
    {gzVbZ#  
    5+t$4N+P  
     安装光栅堆栈 bQdu=s[  
    −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）。 (UZ].+)s  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 Dn`  
     堆栈方向 bd2QQ1[1vh  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 f[?JLp   
    ^JGwCHeb|H  
    27MwZz  
    Xm<|m#  
     安装光栅堆栈 r-a0XNS*  
    - 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&j:gg  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 &d]@$4u$;  
     堆栈方向 'f8'|o)  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 gOMy8w4>  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 `chD*@76I  
    At&kW3(  
     D$VRE^k  
    *DvQnj  
    @QE&D+NS  
     横向位置 z6|kEc"{  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 @S 0mNA  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 H%0WD_  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 szD9z{9"y  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 JW"n#sR4  
     通过组件定位选项。 >?.jN|  
    ~.z82m  
    KGmAnN  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     a3,A_M}M'  
    #VxN [770  
    z G`|)  
     单光栅分析 `rV -,-r@  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 B_RF)meux  
     系统内的光栅建模 <@c@`K  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 FytGg[#]  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 \y+^r|IL  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Z:diM$Z?7  
    %AA -G  
     ;WgzR_'!'  
    qKE+,g'  
    5. 光栅级次通道选择 m ;wj|@cF  
    S|?P#.=GX  
    m= %KaRI  
     方向 B7sBO6Z$J  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 `/<f([w  
     衍射级次选择 { T<[-"h  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ^ Z3y  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 @X P_~ N  
     备注 4}Lui9  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 X.ZG-TC  
    n6 wx/:  
     s.a@uR^  
    ->Fsmb+R  
    6. 光栅的角度响应 5?|y%YH;R\  
    mRN[l j  
    w }8=sw  
     衍射特性的相关性 t{`uN  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 rl-#Ez  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 8C*xrg#g:  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） !j3Xzn9  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 "V5_B^Gzb]  
    JURg=r]LI  
     ZgmK~iJ  
    Q |hBGH9:B  
    示例＃1：光栅物体的成像 O9RnS\  
     fw|t`mUGu  
    1. 摘要 c?6(mU\x  
    R<^E?FI   
     QBA{*@ A-  
    +e#(p<  
    → 查看完整应用使用案例     \"$q=%vD  
    Z1p%6f`  
    2. 光栅配置与对准 G0Z$p6z  
       /K;AbE  
    bPMf='F{r  
    "#pN  
     g_eR&kuh  
    2o 7o~r  
     nN>Uh T  
    3. 光栅级次通道的选择 Z/:W.*u  
    (l/i#  
     \*pS 4vy5x  
       QaXdO=3  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 ca[*#xiJ  
     rLbFaLeQ  
    1. 光栅配置和对准 -L2?Tap  
    P<9T.l  
     w1 A-_  
    9e&*+ +vf  
    → 查看完整应用使用案例 9h<iw\ $'  
     1uz K(j8w  
    2. 基底处理 r^Soqom3  
    "o@R}_4]q  
     %v^qQWy=*  
    S)"vyGv  
    3. 谐振波导光栅的角响应 5oOs.(m|*C  
    kn WI7  
     L>N)[;|  
    r%LG>c`^  
    4. 谐振波导光栅的角响应 Z7Nhb{  
    S-brV\v7  
     2(GLc*B>  
       lg@q} ]1  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 W7 +Q&4Y  
     u@zT~\ h*  
    1. 用于超短脉冲的光栅 MN>U jFA  
    j92+kq>Xd  
    vVo# nzeZ5  
    YLV$#a3  
    →     查看完整应用使用案例     }~#qDrK  
    (e<p^T J]  
    2. 设计和建模流程 Y1BxRd?D  
    9y)}-TcSpY  
     5=!aq\ 5  
    s ZokiFJ  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 =J )(=,  
    Kn\$\?u  
     C+gu'hD  
     
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