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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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    离线infotek
    科学家
     
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    光币
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    光券
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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2025-10-15
    1. 摘要 MrW#~S|ED  
    5p.vo"7  
    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。 \Tc<27-  
    +ti_?gfx  
     e-Xr^@M*Q  
    Lad8C  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 &.zG?e.  
    fq@r6\TI  
     单光栅分析 _NfdJ=[Xh  
    −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。 J 8z|ua  
    −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。 O M]d}}=Y  
    dOm@cs  
    fL #e4  
     系统内的光栅建模 5d7AE^SHsH  
    ]Kutuf$t  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ^ucmScl  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 56;^ NE4  
     Z#O )0ou  
    p f\ Ybbs  
    PJ-EQ6W  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 3y[6n$U&  
     59Lv/Mfy  
    3. 系统中的光栅对准 _M;n.?H  
    EpX.{B@B_[  
    MY8[)<q"  
     安装光栅堆栈 lo1<t<w`  
    −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）。 xppl6v(  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 X 5.%e&`  
     堆栈方向 !CBvFl/v  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 * LaL('.>  
    fEdp^oVg  
    Lp|7s8?  
    X]Aobtz  
     安装光栅堆栈 =bx;TV  
    - 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）。 q X"Pg  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 3 #8bG(  
     堆栈方向 `b11,lg  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 N;YAG#'9~_  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 HX;JO[0  
    #~_ZG% u  
     GOKca%DT=  
    $s2Y,0>I6  
    I"=a:q  
     横向位置 XF6ed  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 !-cO 0c!  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 F}f/cG<X  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 4Y2!q$}I+  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 tdCD!rV`{  
     通过组件定位选项。 1}7Q2Ad w  
    ;JD/4:  
    "^Ax}Jr  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     n$*e(  
    ezq<)gJc  
    lpy( un  
     单光栅分析 KW&vX%i(.  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 (GeOD V?U  
     系统内的光栅建模 \l_U+d,qq  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 qg`8f?  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 W$>AK_Y}  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ;(F_2&he  
    >" &&,~  
     CDT%/9+-  
    g'%^-S ]  
    5. 光栅级次通道选择 < Z>p1S  
    ;VS\'#{e  
    z#( `H6n:  
     方向 'yw7|i2  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 f\|R<3 L  
     衍射级次选择 ,rU>)X  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 b9%G"?~Zz  
    - 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。 RT~6#Caf  
     备注 (6Y.|u]bq  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 >jBa  
    A.v'ws+VDP  
     3G.-JLhs  
    zm&?G  
    6. 光栅的角度响应 Mb1K:U  
    PCcI(b>?l  
    0ECQ>Ux:  
     衍射特性的相关性 -s!cZ3  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 *#| lhf'  
    - 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。 |EjMpRNE  
    - 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） sT<XZLu  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 skeXsls  
    Jg2*$gL;_  
     mC,:.d  
    "%?$BoJR0  
    示例＃1：光栅物体的成像 =iFI@2  
      9EU0R H  
    1. 摘要 ~\QN.a   
    BMJsR0  
     *;0Ods+IcY  
    F5(DA  
    → 查看完整应用使用案例     Yo^9Y@WDW  
    *@-a{T}  
    2. 光栅配置与对准 .*,W%r?1n6  
       m+LP5S  
    8ED}!;ZU  
    tm#[.  
     )C^@U&h&  
    upc-Qvk  
     d"#& VlKcv  
    3. 光栅级次通道的选择 FhAYk  
    a?NoNv)&  
     FDQP|,  
       #sJL"GB  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 _]"uq/UWp  
     c_Fz?R+f?K  
    1. 光栅配置和对准 ^dP]3D1 @  
    v*3tqT(%  
     E8Y(C_:s  
    zAA3bgaa  
    → 查看完整应用使用案例 #BOLq`9 f  
     y=k!>Y|E  
    2. 基底处理 e'MLLC [  
    9_&N0>OF  
     J!"#N}[  
    "( NJ{J#A  
    3. 谐振波导光栅的角响应 zYZ^/7)  
    v;$cx*?  
     (V:)`A_-  
    0WO-+eRB/  
    4. 谐振波导光栅的角响应 I;rh(FMV  
    hG!|ts  
     (! "+\KY  
       *m.4)2u=  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 *;!p#qL  
     'ngx\Lr  
    1. 用于超短脉冲的光栅 7Pp~)Kq=  
    K=Y{iHn  
    (|t)MnPfY  
    skzTw66W.  
    →     查看完整应用使用案例     &|#z" E^-  
    XMi)PXs$  
    2. 设计和建模流程 %YV3-W8S0  
    Q~#[_Upkc  
     Ew$-,KC[  
    =c Krp'  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 2 i:tPe&  
    [D= KI&@&O  
     csCi0'u  
     
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