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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 YdC6k?tzS  
    &n}f?  
    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。 >kDQkhZ  
    VfC<WVYiZ  
     Z|j>gq  
    *>'V1b4}  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 $f=J2&D,Cz  
    d#rf5<i  
     单光栅分析 aPfO$b:  
    −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。 (U_ujPD ?  
    −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。 (G4at2YLd  
    Z=Y& B>:[  
    ~{B7 k:  
     系统内的光栅建模 sRL`dEl4l  
    9gEwh<  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 %wvdn  
    −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。 #;q dY[v  
     z] P SpUd  
    |[ k.ii6iO  
    `nv~NLkl  
    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。 (X1e5j>Ru  
     0g y/:T  
    3. 系统中的光栅对准 m^f0V2M_  
    xH(lm2kvT  
    D4-ifsP  
     安装光栅堆栈 wb5baY9  
    −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`H_M{26!y  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 G"U9E5O  
     堆栈方向 2U\u4N O{  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 foF({4q7b^  
    tI TS1  
    >WQMqQ^t@  
    )3Iz (Ql  
     安装光栅堆栈 6YLj^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）。 Ng>5?F^v  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 N~d?WD\^  
     堆栈方向 OgQV;at  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 ZaDyg"Tw+  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 AOWmzu{zw  
    % X+:o]T  
     eJVjuG  
    qL&[K>2z  
    8# >op6^  
     横向位置 H*QIB_  
    −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。 .TMs bZ|j  
    −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。 U;V7 u/{  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 @+M /&  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 *:YiimOY"  
     通过组件定位选项。 Y. 5_6'Eo?  
    !M]uL&:  
    udF~5w H  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     f/NH:1)y  
    ?WUA`/[z  
    tl4V7!U@^z  
     单光栅分析 1onM j  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ^ f &XQQY  
     系统内的光栅建模 ARVf[BAJ-*  
    - 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。 5C*Pd Wpl  
    - 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。 [vK ^Um  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 YTpSHpf@  
    trA4R/ &  
     *@r/5pM2}  
    GT!M[*[  
    5. 光栅级次通道选择 el<s8:lA  
    ooL!TS GD  
    mpEK (p  
     方向  $s c  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 <#y[gTJ<'>  
     衍射级次选择 )!Z*.?  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 p8H'{f\G  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 H8^(GUhyp  
     备注 kr5">"7  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 S8w _ii3zd  
    5 +YH.4R  
     7qLpZ/  
    fZzoAzfv2  
    6. 光栅的角度响应 gA+qC7=p$  
    `$<.pOm  
    <8i//HOE  
     衍射特性的相关性 ]z;I _-  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 `?qF$g9u~  
    - 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。 4 Y9`IgQ  
    - 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） /P3 <"?#k  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 :WS@=sZN  
    V-2(?auZd  
     +wU@ynw  
    gHEu/8E  
    示例＃1：光栅物体的成像 #n #}s  
     n;C :0  
    1. 摘要 wY % }  
    m@F`!qY~Y\  
     YnS#H"  
    vHc%z$-d  
    → 查看完整应用使用案例     Jr!JHC9i  
    oUr66a/[U  
    2. 光栅配置与对准 4JXeV&5Qk'  
       )Y0!~# `  
    m%?pf2%I#  
    0c]/bs{}  
     l -mfFN  
    A_ZY=jP   
     9dLV96  
    3. 光栅级次通道的选择 8.=BaNU  
    |?xN\O^#}  
     dNH08q8P  
       $am$ EU?s  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 beGa#JH,  
     EhvX)s  
    1. 光栅配置和对准 e@ 07  
    b<ZIWfs  
     glxsa8  
    JPUW6e07o  
    → 查看完整应用使用案例 2r4Uh1D~  
     }W8;=$jr  
    2. 基底处理 )}(^, Fo c  
    .},'~NM]  
     3m)0z{n  
    gp?uHKsM  
    3. 谐振波导光栅的角响应 6OIte -c  
    EU;9 *W<  
     yu|8_<bq  
    :#ik. D  
    4. 谐振波导光栅的角响应 D%SlAzZ3  
    ]Sz:|%JP1  
     RJ&RTo  
       E GS)b  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 (OL4Ex']  
     T2W eE@o  
    1. 用于超短脉冲的光栅 j0aXyLNX  
    m,w A:o$'  
    {9pZ)tB  
    5d^sA;c  
    →     查看完整应用使用案例     69NeQ$](  
    Vwf$JdK%&l  
    2. 设计和建模流程  A,<E\  
    WDD%Q8ejV&  
     W,n!3:7 s  
    Sy_G,+$\  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 sb*G!8j  
    Eyqa?$R  
     P4'Q/Sj  
     
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