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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2025-10-15
    1. 摘要 TWeup6k  
    WHy r;m3)  
    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。 TFZxk  
    =h>jo&=Wad  
     (|2:^T+  
    J1u&Ga  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 {9XN\v=$"*  
    'PvOOhm,  
     单光栅分析 z.T>=C  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 [BTOs4f  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 8b[<:{[YB  
    adn2&7H  
    X|'[\v2ld  
     系统内的光栅建模 ="('  #o  
    "oT&KW   
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 nIqNhJ+  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 %BwvA_T'Q  
     ce<88dL  
    (:>Sh0.  
    7o7*g 7  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 Eh+m|A  
     Ly-}HW(  
    3. 系统中的光栅对准 gX~lYdA  
    }vEMG-sxX  
    >aAsUL5W  
     安装光栅堆栈 c=f;3N  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 d$HPpi1LL  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 cKB1o0JsYJ  
     堆栈方向 ?/fC"MJq?  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 V X.9mt  
    g!;a5p6  
    Oh3A?!y#  
    !PfdY&.)  
     安装光栅堆栈 wW, n~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）。 C.RXQ`-P}  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 F):1@.S  
     堆栈方向 'd]t@[#  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 *&~(>gNF,  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 "XLFw;o  
    1oI2  
     kA/yL]m^S  
    {n{-5Y  
    w7~cY=  
     横向位置 YRyaOrl$<  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 g*;z V i  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 `Krk<G  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 /<k]mY cu  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 z:;yx  
     通过组件定位选项。 nP0rg  
    ~{ucr#]C  
    @!*I mNMI  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     O jH"qi  
    !8|?0>3)  
    xk7VuS *  
     单光栅分析 qS?^(Vt|R  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Pp.] /;  
     系统内的光栅建模 3b/J  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 J; N\q  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 < =!FB8 .  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 K.Y.K$NjP{  
    QsBC[7<jd-  
     P1&Irwb`  
    i.gagb  
    5. 光栅级次通道选择 }J6 y NoXu  
    825 QS`  
    a>&dAo}  
     方向 2>g!+p Ox  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 s=Xg6D  
     衍射级次选择 %zN~%mJG  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 Q"K`~QF"  
    - 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。 ;P^}2i[q>[  
     备注 0 *]ZC'pm  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 N7!(4|14  
    Nk<H=kw+  
     ^nLk{<D35  
    *9US>mVy  
    6. 光栅的角度响应 B.}j1 Bb  
    t')%; N  
    19i=kdH  
     衍射特性的相关性 Pu(kCH{  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ^@<Ia-x  
    - 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。 *t`=1Ioj  
    - 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） <m*j1|^{t  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 M %!O)r#Pn  
    MC1&X'  
     zor  
    f.:0T&%G  
    示例＃1：光栅物体的成像 PJAM_K;  
     [j?<&^SW  
    1. 摘要 ]?_V+F  
    >:0^v'[  
     fr&K^je\  
    cXNR<`   
    → 查看完整应用使用案例     oN,9#*PVL  
    $PMD$c  
    2. 光栅配置与对准 OpmPw4?}  
       QEP|%$:i  
    8 -9<r  
    [x0*x~1B  
     G4%dah 5  
    < Q6  
     ?>mpUH  
    3. 光栅级次通道的选择 4{%-r[C9k  
    W{t- UK   
     !!6g<S7)  
       |5*:ThC[  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 9 xFX"_J  
     HFX,EE  
    1. 光栅配置和对准 58]t iP"  
    Mlo:\ST|  
     ooj^Z%9P  
    oot kf=  
    → 查看完整应用使用案例 1n#{c5T  
     mzcxq:uZ5  
    2. 基底处理 Y r8gKhv W  
    Fu65VLKh  
     _r`(P#Hy  
    c#a>> V  
    3. 谐振波导光栅的角响应 |&~);>Cq2  
    P UC:Pl77  
     }BiA@n,  
    uk3PoB^>  
    4. 谐振波导光栅的角响应 Lt {&v ^y  
    CL5t6D9Qi  
     5G=fJAG  
       Hqb-)8 ~  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 tY60~@YO&  
     I9YMxf>nI  
    1. 用于超短脉冲的光栅 uC?/p1  
    $Q`\-  
    G4"n`89LK  
    Hm_&``='  
    →     查看完整应用使用案例     p e$WSS J  
    %Z yt;p2  
    2. 设计和建模流程 .19_EQ>+  
    UM. Se(kS  
     o 'Z W  
    D\  P-|}  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 -_f-j  
    2K2_-  
     /?S,u,R  
     
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