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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 rwlV\BU  
    dsP1Zq  
    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。 `1NxS35u  
    ,Jf)A/_  
     O]n"aAu@  
    lq$1CI  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Lj$yGdK<  
    IA|V^Wmt;  
     单光栅分析 ,0#5kc*X  
    −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。 ?zKVXK7}0  
    −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。 .Jz$)R  
    N2VF_[l  
    SrN;S kS  
     系统内的光栅建模 [ed%"f  
    EO,;^RtB  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 FhZ&^.:  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 MO :##C  
     ,XW6W&vR;  
    NBR6$n  
    qB_MDA  
    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。 *_$%Tv.]  
     !b*lL#s,Y  
    3. 系统中的光栅对准 qphN   
    6-#f1D 6  
    A>$VkGo  
     安装光栅堆栈 Ou; ]>FJ  
    −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）。 &tKs t,UR8  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 A^JeB<, 5a  
     堆栈方向 JBa=R^k  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 M"K$81  
    LS?hb)7  
    "JSg/optc  
    }Xs=x6Mj  
     安装光栅堆栈 kF~}htv.=  
    - 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 IPb ]  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 iLy }G7h  
     堆栈方向 @.-g  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 Nora<  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 BpCzmU  
    !xMyk>%2  
     !a3cEzs3  
    E/(:\Cm^  
    :gb7Py'C  
     横向位置 ReP7c3D>p  
    −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。 xrO:Y!C?  
    −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。 s_K:h  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 <!&nyuSz  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 gyieSXz[  
     通过组件定位选项。 :SSe0ZZ_6b  
    Y{@ez  
    Cdiu*#f  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     Aa.bE,W  
    ^MUtmzh  
    br<,?  
     单光栅分析 ,a< !d  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 b}o^ ?NtA  
     系统内的光栅建模 _=j0Y=/IF  
    - 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。 E<'3?(D9hL  
    - 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。 A;w,m{9<  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 .BlGV2@^#  
    i+jSXn"_  
     BG~h9.c  
    Az6f I*yP  
    5. 光栅级次通道选择 ,;H)CUe1"  
    w^NE`4 -  
    sju. `f>-r  
     方向 $PstThM  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 e0+N1kY  
     衍射级次选择 >I8R[@  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 D>~z{H%\  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 v l2!2X  
     备注 )fpZrpLXE  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 L$l'wz  
    lEAN Nu  
     yFshV\   
    QOEcp% 6I}  
    6. 光栅的角度响应 ?H0 #{!s  
    L=VJl[DL  
    ;->(hFJt  
     衍射特性的相关性 7 \!t/<  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 $=TFTSO  
    - 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。 GTNN4  
    - 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） $dgY#ST%  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 fZ]Y  
    >"{3lDyq-  
     (m\PcF  
    7z)Hq./3@  
    示例＃1：光栅物体的成像 55 Y BO$  
     /^ i7^  
    1. 摘要 N{tNe-5  
    |jk"; h  
     TV#pUQ3K  
    {2}O\A  
    → 查看完整应用使用案例     -k|r#^(G2  
    %/CCh;N#  
    2. 光栅配置与对准 U{} bx  
       PiMh]  0  
    BYyR-m  
    ib0M$Y1tIS  
     =m:xf&r#  
    *@S:f"i  
     ,H2[["1DH  
    3. 光栅级次通道的选择 .v9#|d d+  
    G}&B{Ir  
     4)!aYvaER  
       PzWhB* iBR  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 1CU-^ j  
     ']4b}F:}  
    1. 光栅配置和对准 c]v $C&FX  
    y9{KBM%h  
     G?jKm_`L  
    D/'kYoAEO  
    → 查看完整应用使用案例 X&8&NkH  
     %(MaH  
    2. 基底处理  ztKmB  
    S4aN7.'Q  
     Jajo!X*Wai  
    z Xx HaM  
    3. 谐振波导光栅的角响应 ]wMd!.lm-  
    X+z!?W*a  
     f',n '  
    7+0Kg'^+n  
    4. 谐振波导光栅的角响应 PTWP7A[  
    :3pJGMv(  
     eY)ugq>'  
       vxhs1vh  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法  s!X@ l  
     T!0o(Pp<  
    1. 用于超短脉冲的光栅 zc01\M  
    hCVe05  
    XZD9vFj1Z  
    r: ]t9y>$<  
    →     查看完整应用使用案例     [nZf4KN  
    FNL[6.!PV  
    2. 设计和建模流程 Q1yMI8  
    d]{wZ#x  
     >?aPX C  
    8yij=T*  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 b;G3&R]  
    0tyoH3o/d  
     2fFZ70Yh  
     
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