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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 正序阅读 楼主  发表于: 2025-10-15
    1. 摘要 q#OLb"bTr  
    9oc[}k-M  
    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 Cw.NJd$  
    ShCAkaj_  
     5fVdtJk7  
    5n(p 1OM2q  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 s?0r\cc|:  
    {_k 6t  
     单光栅分析 \BJnJk!%  
    −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。 vtL)  
    −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。 WU=Os8gR  
    3*8#cSQ/6o  
    ^GRd;v=-@  
     系统内的光栅建模 DCw ldkdJN  
    Q8\Ks|u]  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 \9ap$  
    −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。 zaoZCyJT%  
     M.|hnGX N  
    #wC4$y<>  
    s[xdID^3.  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 oxGOn('  
     Ma{|+\Q.Z  
    3. 系统中的光栅对准 pdtK3Pf  
    WBC'~h<@  
    B623B HwS  
     安装光栅堆栈 w7dG=a&  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 DbOWnXV"o  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 [bGdg  
     堆栈方向 F}sfk}rp  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 t5 5k#`Z  
    QV?\?9(  
    :j9;P7&"?  
    *d,SI[c%e  
     安装光栅堆栈 CrqWlO  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 [8)Zhw$  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 p=Vm{i7  
     堆栈方向 *7-uQKp  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 ["@K~my~D*  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 Rjh/M`|  
     Rl 6E  
     ,Zs-<e"  
    "I+wU`AIek  
    <Pf W  
     横向位置 :L\@+}{(c  
    −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。 e%UFY-2  
    −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。 {},G xrQm  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 !JrVh$K  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 2abWIw4  
     通过组件定位选项。 y;Dw%m  
    >TtkG|/U-T  
    #kV= ;(lq  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     jUjQ{eT  
    \UK  9  
    (( t8  
     单光栅分析 X0 %k`3  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 'z+8;g.ekO  
     系统内的光栅建模 m3,]j\  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 Kb4u)~S:  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 &LYU#$sj  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Iy`Zh@"~  
    rGq~e|.O3  
     \mv7"TM  
    jQ 7RH/?_  
    5. 光栅级次通道选择 .\1XR  
    ^*Rrx  
    r%TgZ5~u  
     方向 BBy/b c!  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 <K 4zH<y  
     衍射级次选择 *[_?4*F  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 v( (fRX.`  
    - 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。 zFv>'1$  
     备注 ?b2%\p`"  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 m: w/[|_  
     8tPq5i  
     }vc C4 =t/  
    v\f 41M7D  
    6. 光栅的角度响应 5z#>>|1>#  
    7?cZ9^z`w  
    WvN5IHo 8i  
     衍射特性的相关性 *S{%+1F  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 dr:)+R  
    - 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。 )2FS9h.t  
    - 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） &AlVJEI+  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 CXJ0N   
    (wvDiW5  
     e9N 1xB  
    TX8,+s+  
    示例＃1：光栅物体的成像 Az" 3f  
     rX fQ_  
    1. 摘要 K3 "co1]u  
    cH"M8gP#  
     ly6?jVJ  
    uKtrG,/ p  
    → 查看完整应用使用案例     dkRJ^~  
    ]y!|x_5c3  
    2. 光栅配置与对准 8[}MXMRdb  
       KqaeRs.u  
    e 0!a &w  
    o-7>^wV%BD  
     P1H`NOC  
    $NJi]g|<3  
     %VSST?aUvX  
    3. 光栅级次通道的选择 J&Le*R'  
    7c<2oTN'  
     jskATA /  
       I)DLnnQQ  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 &~^"yo#b  
     E%jOJA  
    1. 光栅配置和对准 vZ$uD,@;.  
    USe"1(|E  
     Y@RPQPmIQ  
    D='/-3f!F]  
    → 查看完整应用使用案例 B 2&fvv?  
     jw#'f%*  
    2. 基底处理 jlzqa7  
    =^=9z'u"=  
     u`K+0^)T`  
    ;c<:"ad(  
    3. 谐振波导光栅的角响应 3(6i6 vV  
    WB $Z<m :  
     0Q%'vBX\`  
    Yq<D(F#qx  
    4. 谐振波导光栅的角响应 :NS;y-{^^y  
    xzIs,i}U  
     ZK3?"|vhC  
       g#5g0UP)V  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 NfS0yQPx  
     f{WJM>$:  
    1. 用于超短脉冲的光栅 &l{yEWA}g  
    b"x;i\Z0%  
    Xp._B4g  
    j08|zUe  
    →     查看完整应用使用案例     )d0&iE`@  
    p!U#53  
    2. 设计和建模流程 BP*gnXj  
    e +4p__TmZ  
     duV|'ntr  
    ANn {*h  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 ;Z C18@  
    ks sXi6^  
     >Mrz$ z{x  
     
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