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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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    科学家
     
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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2025-10-15
    1. 摘要 drxCjuz"  
    5\EnD, y  
    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。 1bFGoLAEFl  
    lWn}afI  
     Cw"[$E'J  
    !' 0PM[  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 0 @um  
    8Vjv #pm  
     单光栅分析 qj/Zk [  
    −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。 *b_Iby-ZD  
    −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。 }H<Z`3_U%  
    B]NcY&A  
    'd|!Hr<2  
     系统内的光栅建模 ,c-*/{3  
    dW2 2v!  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 \*&?o51 !e  
    −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。 ZXN`8!]&  
     nLOK1@,4  
     ^We}i  
    6oq5CDoq  
    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。 eso-{W,D  
     V'gJtF  
    3. 系统中的光栅对准 ]imVIu   
    C>'G?  
    1KY0hAx  
     安装光栅堆栈 +V(^ "Z~  
    −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）。 &Nh zEl1  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 XdmpfUR,13  
     堆栈方向 M7T*J>i  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 aOw#]pB|  
    8#HnV%|N  
    /CH]'u^j  
    pY[b[ezb  
     安装光栅堆栈 `K:n=hpF  
    - 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）。 /E2P  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ~1E!Co  
     堆栈方向 IdMwpru(  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 zRd.!Rv  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 F:d2;  
    $)$ r  
     cWG%>.`5r  
    d"IZt;s/,  
    ul~6zBKO   
     横向位置 b !y  
    −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。 |5%T)  
    −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。 4F9!3[}qF  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 G3`9'-2q@c  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ,Jh#$mil  
     通过组件定位选项。 =4'V}p  
    %gs?~Xl)]  
    SD:D8"8  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     vK@U K"m  
    zwU[!i)  
    u8.Tu7~  
     单光栅分析 ?}v/)hjp=?  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 9Bw#VQ  
     系统内的光栅建模 +or<(%o @  
    - 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。 DO *  
    - 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。 37kVJQcA1  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 :N_]*>  
    i!}6FB Z  
     nIr`T^c9c  
    Y%kOq`uT=n  
    5. 光栅级次通道选择 bEj}J_#  
    .{c7 I!8  
    [520!JhZY  
     方向 U;WwEta ]  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 O1c:X7lHc  
     衍射级次选择 1P[x.t#  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 zG<<MR/<  
    - 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。 yc~<h/}#  
     备注 P{UV3ZA%  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 $l"%o9ICG  
    xSd&xwP  
     "FA. T7G  
    ]b; m~|9  
    6. 光栅的角度响应 8ta @@h  
    bY.VNA  
    wpYk`L r  
     衍射特性的相关性 ,>rvl P  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ;veD?|  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 ih/E,B"  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） 6 h#U,G  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 3p&T?E%  
    /P@%{y  
     3sdL\  
    YmaS,Q-  
    示例＃1：光栅物体的成像 rkR5>S( 2M  
     |&JeJ0k>~  
    1. 摘要 ciN\SA ZY  
    '7el`Ff  
     QHZ",1F  
    K2yNI q_  
    → 查看完整应用使用案例     aH{)|?  
    zaHZ5%{LQD  
    2. 光栅配置与对准 RYEZ'<  
       9/{zS3h3  
    vuPNru" 2  
    |EX=Rj*  
     9D1WUUa  
    2=Naq Ht(  
     t kj  
    3. 光栅级次通道的选择 lJ-PW\P  
    Y PI)^ }  
     iOURS  
       kJ FWk  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 UTyV6~  
     n_km]~  
    1. 光栅配置和对准 i^%$ydg  
    N5=BjXS Ag  
     - C q;  
    ZK^cG'^2|  
    → 查看完整应用使用案例 G$i)ELs  
     Vz/w.%_g  
    2. 基底处理 j %gd:-tA  
    (~^fx\-S  
     4kM/`g6?,q  
    w7?fJ")  
    3. 谐振波导光栅的角响应 "g"a-{8  
    E@ U]k$M  
     0wv#AT  
    Z*co\ pW  
    4. 谐振波导光栅的角响应 +`Z1L\gmA  
    >%U+G0Fq  
     =9a2+v0  
       8mreHa  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ja_8n["z  
     8J(j}</>a  
    1. 用于超短脉冲的光栅 MMFwT(l<1  
    \QK@wgu  
    LOx+?4|y  
    8~o']B;lJ  
    →     查看完整应用使用案例     eTS}-  
    4@?0wV  
    2. 设计和建模流程 H>EM3cFU  
    ~U]g;u  
     ! dzgi:  
    "17)`Yf  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 R#d~a;j  
     l!|c_  
     !'jq.RawP  
     
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