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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 KrECAc  
    `tsqnw  
    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。 * 8D(Lp1  
    1 pzd  
     MU_ >+Wnf  
    E<_+Tc  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 !P)7t`X  
    TLzcQ|  
     单光栅分析 {Q L qf   
    −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。 PI" )^`  
    −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。 wa9{Q}wSa  
    #`Et{6W S  
    fI(H :N  
     系统内的光栅建模 X/wqfP  
    w*N9p8hb]  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ~R W6;  
    −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。 M8lR#2n|  
     yIThzy S  
    [26([H  
    KWV{wW=-  
    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。 q} R"  
     65A>p:OO  
    3. 系统中的光栅对准 [+y/qx79  
    u"n ~ 9!G  
    3?(||h{  
     安装光栅堆栈 D&)gcO`\  
    −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）。 Ol@ YSkd  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ]+S.#x`#  
     堆栈方向 :@X@8j":  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 A&0sD}I\K  
    ZjJEjw  
    `qsn;  
    2? 7a\s  
     安装光栅堆栈 ex2*oqAdX  
    - 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%F8=kb-9  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 J_mpI.^Bsf  
     堆栈方向 9X{aU)"omQ  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 J`3 p Xc$.  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 Zt[1RMO  
    'x10\Q65[  
     7"y"%+*/  
    ,G,T&W  
    f;%4O'  
     横向位置 N1!|nS3w  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 uEuK1f`  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 *%cI,}%   
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 ji2if.t@  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 [XQoag;!  
     通过组件定位选项。 ;z7iUke0%  
    vexQP}N0  
    ]IkjZ=  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     gGdZ}9  
    uoKC+8GA  
    P>kS$U)  
     单光栅分析 #,qikKjt2  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Oox5${#^  
     系统内的光栅建模 d=wzN3 ;-  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 *pv hkJ g(  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 \Jv6Igu  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 +B'9!t4 2  
    .x1EdfHed/  
     v *~ yN*  
    Ph.$]yQCc]  
    5. 光栅级次通道选择 PxK  
    7z6yn= B  
    Hj;j\R >2  
     方向 Xf9VW}`*8  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 9!FV. yp%F  
     衍射级次选择 yZ+o7?(2p  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 A0WQZt!FEN  
    - 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。 f=J#mmH w$  
     备注 q^dI!93n|  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ipKkz  
    ^ tm,gh  
     88)0Xi|]KP  
    E( *$wD  
    6. 光栅的角度响应 : ZU  
    c#`Z[  
    o,Ew7~u  
     衍射特性的相关性 m&|?mTo>m  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 5'>(|7~%\  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 2@ACmh  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） x%x:gkq  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ~&4,w9b)j  
    z6FG^  
     o*I-~k  
    [?Aq#av  
    示例＃1：光栅物体的成像 T?7 ZF+yo6  
     kRE^G*?  
    1. 摘要 xb_35'$M  
    6z=:x+m  
     I%*o7"  
    lcIX l&  
    → 查看完整应用使用案例     w},k~5U^s  
    UwdcU^xt9  
    2. 光栅配置与对准 uu=e~K  
       %qfEFhRC  
    %t%+;(M9  
    R4QXX7h!  
     {n%F^ky+7  
    ]rHdG^0uss  
     cKK 1$x  
    3. 光栅级次通道的选择 HHoh//(\  
    R[Kyq|UyVr  
     UTmX"Li  
       uj;-HN)6  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 ~c3!,C  
     MF]s(7U4 `  
    1. 光栅配置和对准 q^goi 1  
    &HZ"<y{j  
     V!3O 1  
    kY4riZnm  
    → 查看完整应用使用案例 `;4zIBJ  
      [Fr.ik  
    2. 基底处理 a{69JY5  
    CQzJ_aSJ (  
     i>q]U:U  
    Kv!CL9^LX7  
    3. 谐振波导光栅的角响应 +lU:I  
    %,-vmqr  
     VwHTtZ  
    xC!,v 0&  
    4. 谐振波导光栅的角响应 8TC%]SvYim  
    I`E9]b(w  
     07# ~cVI  
       Z]":xl\7  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 !}Cd_tj6  
     *)U=ZO6S  
    1. 用于超短脉冲的光栅 &FIPEe#n  
    _~=X/I R  
    S#_i<u$$  
    !2tZ@ p|  
    →     查看完整应用使用案例     &D>e>]E|P  
    |AuN5|obI  
    2. 设计和建模流程 "+r8izB  
    \BbemCPAm  
     O,]t.1V  
    -`FTWH  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 !ZD[ $lt+  
    #: w/vk  
     j!qO[CJJ  
     
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