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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 vx}W.6C}  
    DZqY=Sze  
    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。 9N V.<&~  
    #9CLIYJAd  
     2i)vT)~  
    ,f^ ICM  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 y{Vh?Z<E  
    5dkXDta[G  
     单光栅分析 f_'8l2jK1i  
    −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。 e]-%P(}Z  
    −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。 |VQmB/a  
    -~v1@  
    W$Sc@!M3{  
     系统内的光栅建模 "r[Ob]/  
    6 U_P  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 jj6yf.r6c  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 Hp5.jor(k  
     6o<(,\ad [  
    aDda&RM  
    }va>jfy  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 +l<l3uBNS  
     5&TH\2u  
    3. 系统中的光栅对准 j9~lf  
    '; ;X{a  
    JasA w7  
     安装光栅堆栈 4Be\5Byr  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 FA!!S`{\  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 tR(nD UHV5  
     堆栈方向 ' wni.E&  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ~|( eh9  
    4/AE;y X  
    \gR%PN  
    Ticx]_+~T  
     安装光栅堆栈 >)+N$EN  
    - 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）。 y_r(06"z1  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 IR|#]en  
     堆栈方向 o>\o=%D.a  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 B}0!b7!  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 OJ r~iUr  
    SM\qd4  
     n+S&[Y  
    z]R%'LGu  
    Z}S7%m  
     横向位置 Z):Nd9  
    −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。 9qUkw&}H  
    −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。 v1z d[jqk  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 F}?4h Dt  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 <.&84c]/&  
     通过组件定位选项。 GglGFXOL-  
    @MO/LvD  
     zPN:)  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     \P7<q,OGS  
    )3k?{1:  
    es<8"CcP  
     单光栅分析 MUSsanCA  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 f+1@mGt  
     系统内的光栅建模 ih-J{1  
    - 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。 }$i/4?dYsQ  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 O L 9(~p  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 _!,Ees=b  
    */2nh%>$  
     9g]%}+D  
    HoK+g_9~  
    5. 光栅级次通道选择 KwU;+=_.  
     { &Vt]9  
    A9;,y'm^8  
     方向 R3%%;`c=  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 8OiCldw:HN  
     衍射级次选择 Q-z `rW  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 fbD,\ rjT  
    - 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。 -iKoQkHt  
     备注 5XV|*O;  
    - 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_}mdR  
    Ft38)T"2R\  
     Tl2(%qB  
    e;g7Ek3n  
    6. 光栅的角度响应 LosRjvQ:  
    t<o7 S:a"  
    tQas_K5  
     衍射特性的相关性 @JGFG+J}  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 5RAhm0Op~.  
    - 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。 -K3d u&j  
    - 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） YmOj.Q&  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 fvk(eWB  
    k||dX(gl  
     Wf^ sl  
    "=1gA~T  
    示例＃1：光栅物体的成像 "YaT1` Kr  
     hz*T"HJ]t  
    1. 摘要 KIp^| k7>  
    'v9M``  
     h8X[*Wme  
    Q6D>(H#"0  
    → 查看完整应用使用案例     &,yF{9$G  
    -DK6(<:0  
    2. 光栅配置与对准 }0tHzw=#%e  
       d%.|MAE  
    _QEw=*.<  
    8|^&~Rl4  
     ?|98Y"w  
    6aOyI ;Ux  
     / g{8  
    3. 光栅级次通道的选择 JsNj!aeU%  
    } C:i0Q  
     J]#rh5um  
       6 &0r/r  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 j#~~_VA~  
     ^b$_I31D  
    1. 光栅配置和对准 Wy}^5]R0E  
    kDDC@A $  
     ;mT}Q;F#  
    -gm5E qi  
    → 查看完整应用使用案例 ZE-vroh  
     n~]"sTC}&  
    2. 基底处理 g'b|[ q  
    #:+F  
     tjt^R$[@  
    "[!b5f3!I  
    3. 谐振波导光栅的角响应 WG3!M/4r H  
    G;flj}z  
     qB (Pqv  
    FR[I~unqD  
    4. 谐振波导光栅的角响应 pZ}B/j  
    Y!_{:2H8p  
     jLM([t  
       =\|,hg)c  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 u*): D~A  
     ZnRT$ l O  
    1. 用于超短脉冲的光栅 "+T`{$Z=C  
    |T@SlNi]  
    JRw,${W  
    {0w2K82  
    →     查看完整应用使用案例     NXFi*  
    `WN80d\)&  
    2. 设计和建模流程 8-NycG&)  
    hPSMPbI  
     IHdA2d?.]  
    nAWb9Yk  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 JPAjOcmU/  
    E I(e3  
     8T9 s:/%  
     
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