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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 UZ$/Ni  
    $wU\Js`/S]  
    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。 p<;0g9,1  
    {y;n:^  
     QdC<Sk!G  
    R FH0  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 M@ZI\  
    t0I{q0  
     单光栅分析 Lh<).<S  
    −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。 FGQzoS  
    −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。 E~:x(5'%d  
    &VcV$8k  
    M#[{>6>iE  
     系统内的光栅建模 =I~mKn  
    snikn&  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Tac$LS\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。 <^uBoKB/f  
     <Ok3FE.K  
    b_):MQ1{  
    ?0,Ngrbe  
    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。 FsryEHz  
     Qw)c$93  
    3. 系统中的光栅对准 D#)b+7N-  
    :/Qq@]O>  
    kSh( u  
     安装光栅堆栈 ! v0LBe4  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 N.{D$"  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ;w[0t}dPl  
     堆栈方向 #C3.Jef  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 O8.5}>gDn.  
    r0gJpttDl  
    YUIi;  
    ;d9QAN&0}  
     安装光栅堆栈 IB7E}56l  
    - 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）。 U`m54f@U  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 r$~HfskeI  
     堆栈方向 uR r o?m<  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 fwf$Co+R:*  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 # 4PVVu<  
    IobD3:D8W  
     Y.r+wc]  
    uU25iDn  
    e@OX_t_  
     横向位置 bbyg8;/  
    −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。 ox (%5c)b|  
    −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。 %1$,Vs<RH  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 #ucBo<[  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 >J>[& zS  
     通过组件定位选项。 w)Qp?k d  
    7x4PaX(  
    j ?(&#  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     46&/gehr  
    0s2v'A[\  
    \)?HJ  
     单光栅分析 Eg3q!J&Z  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。  'CkIz"Wd  
     系统内的光栅建模 Gk /fBs  
    - 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。  1HZO9cXJ  
    - 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。 ;VO:ph4Aj  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 %Qdn  
    [mGLcg6Fw  
     nK%LRcAs  
    Da&]y  
    5. 光栅级次通道选择 }d}Ke_Q0  
    5S--'=fu+  
    7Da`   
     方向 RuVGG)  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 _8_R 1s  
     衍射级次选择 b 7?hI  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 Y\?"WGL)p  
    - 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。 C={Y;C1  
     备注 P! #[mio  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 cP_.&!T  
    JB[~;nLlC  
     l3I:Q^x@  
    =w 2**$  
    6. 光栅的角度响应 SmSH2m-  
    FSW_<%  
    +Kbjzh3<wG  
     衍射特性的相关性 )"aV* "  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 .MoU1n{Yc  
    - 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。 ]a*d#  
    - 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） wHMX=N1/  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 '^~{@~ ;%L  
    T&u5ki4NE  
     4-H+vNG{%  
    LR.<&m%~.  
    示例＃1：光栅物体的成像 CSq4x5!_7>  
     )g#T9tx2D  
    1. 摘要 *@=/qkaJaI  
    !0LWa"  
     dufu|BL|}  
    zFff`]^`  
    → 查看完整应用使用案例     c>:wd@w  
    3>`mI8 $t  
    2. 光栅配置与对准 .Una+Z  
       NzOx0WLF  
    9BBmw(M}  
    ( !fKNia@S  
     peuZ&yK+"  
    r 8rgY42  
     k(7&N0V%zz  
    3. 光栅级次通道的选择 F {4bo$~>  
    >T3-  
     F]]]y5t  
       4`]^@"{  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 hwBfdZ  
     dkBIx$t  
    1. 光栅配置和对准 A:N|\Mv2b  
    e95Lo+:f  
     (WO]Xq<  
    j8{i#;s!"  
    → 查看完整应用使用案例 s.N/2F& *W  
     suiS&$-E  
    2. 基底处理 J76kkW`5  
    j2.|ln"!  
     hl(hJfp  
    BmMGx8P  
    3. 谐振波导光栅的角响应 |5~#&v_  
    9gEwh<  
     Fk*7;OuZl  
    yyRiP|hJ  
    4. 谐振波导光栅的角响应 1AfnzGvA  
    >j(_[z|v3  
     e~[/i\  
       " H&W}N  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 q#ClnG*  
     =9["+;\e&  
    1. 用于超短脉冲的光栅 (%e .:W${  
    9_rYBX  
    JG!mc7  
    *,8^@(th  
    →     查看完整应用使用案例     i6tf2oqO7  
    7>Ouqxh21  
    2. 设计和建模流程 foF({4q7b^  
    $i}y8nlQ  
     &5spTMw8  
    )3Iz (Ql  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 [.'|_l  
    2"kLdD  
     N~d?WD\^  
     
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