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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 倒序阅读 楼主  发表于: 2025-10-15
    1. 摘要 1x~dsM;q  
    1MnT*w   
    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。 U0X? ~ 1  
    m3E`kW |  
     iSg^np  
    (^).$g5Hg  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 )4BLm  
    TmIw?#q^  
     单光栅分析 ^6(Nu|6\@  
    −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。 DqGm  
    −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。 .8EaFEd  
    Q,m1mIf  
    ruQ1Cph  
     系统内的光栅建模 B6#^a  
    !O }^Y  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 TcM;6h`  
    −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。 p`-Oz]  
     aBonq]W  
    )D"E]  
    !m<v@SmL\  
    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。 C=>IJ'G  
     )eaEc9o>  
    3. 系统中的光栅对准 84}Pu%  
    L&LK go  
    $)6%LG_@  
     安装光栅堆栈 5.3=2/  
    −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）。 $vK(Qm  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 A, ;V|jv9  
     堆栈方向 7uW=fkxT  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 }5qpiS"V9  
    EYD24  
    6z keWR  
    oDBv5  
     安装光栅堆栈 m#.N  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 }lP'bu  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 Z&W*@(dX  
     堆栈方向 |b'}.(/3i  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 9 O2??N7f  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 y}bliN7;1e  
    }s++^uX6  
     P")1_!  
    +l)[A{  
    'BO MFp7c  
     横向位置 1HS43!  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 o;5ns  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 r(6$.zx  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 :'0.  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 x@*!MC #  
     通过组件定位选项。 2{;~Bg d  
    DO{Lj# @  
    rctGa ,l  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     T1[B*RwC  
    k(23Zt]  
    .:/[%q{k  
     单光栅分析 [wv;CUmgc  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 &cHA xker  
     系统内的光栅建模 i_<GSUTTr/  
    - 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。 o<8SiVC2  
    - 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。 eRm 9LOp  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 yYN_]& ag  
    &\>.j|  
     e` {F7rd:  
    @h)Z8so  
    5. 光栅级次通道选择 uP NZ^lM  
    ;*[ oi  
    &X&msEM  
     方向 vMv? fE"  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 i8|0zI  
     衍射级次选择 bJ5 VlK67R  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 q'1 86L87  
    - 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。 @T@lHc  
     备注 `*-rz<G  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 >1S39n5z.  
    }>$3B5}  
     O f.%rpgy  
    (t_%8Eu  
    6. 光栅的角度响应 h}&1 7M  
    1.IEs:(;  
    U#>K(  
     衍射特性的相关性 !>,XK!)  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ,%<ICusZ  
    - 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。 D7|qFx;]g  
    - 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） hy wy(b3  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 m4x8W2q  
    Aw"Y_S8.  
     `RHhc{  
    88g|(k/  
    示例＃1：光栅物体的成像 ]o2jS D  
     JrNqS[c/  
    1. 摘要 |{V@t1`  
    Yc p<N>)  
     HA`q U  
    JDP/vNq  
    → 查看完整应用使用案例     6xiCTs0@  
    D*}_L   
    2. 光栅配置与对准 hF`Qs  
       w{89@ XRC  
    |f{(MMlj  
    ' o(7@   
     U^ ;H{S  
    u#)ARCx,w  
     "|nh=!L  
    3. 光栅级次通道的选择 h[i@c`3 /2  
    wq:"/2p1  
     cH6<'W{*  
       8fWk C<f}  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 0x,NMS  
     *o6hDhg  
    1. 光栅配置和对准 [ XBVES8  
    uy rS6e0  
     %4^NX@1jV  
    <`")Zxf+  
    → 查看完整应用使用案例 ):Pz sz7  
     ICD; a  
    2. 基底处理 cm17hPe`}n  
    |"aop|  
     ycj\5+ g  
    Z3O_K  
    3. 谐振波导光栅的角响应 K;lxPM]  
    r^T+ I3  
     6<Txkk  
    71G\b|5  
    4. 谐振波导光栅的角响应 0mR^%+~  
    t~M0_TnXlP  
     iq<nuO  
       bY}:!aR<mK  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 |Ng}ZLBM  
     &\e8c g  
    1. 用于超短脉冲的光栅 se*!OiOt  
    T;sF@?  
    khVfc  
    )QW p[bV  
    →     查看完整应用使用案例     {y`n _  
    guk{3<d:Jy  
    2. 设计和建模流程 ;( [^+_/  
    cCv@f ks  
     W.nr&yiQ  
    V6kJoSyde  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 UO4z~  
    z<OfSS_]R  
     -+fW/Uo  
     
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