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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 z\_q`43U7  
    OJ@';ZyT=  
    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。  Ca@[]-_H  
    /-^gK^  
     @`wBe#+\  
    z.e%AcX  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 9s73mu`Twg  
    pF K[b  
     单光栅分析 asQ pVP  
    −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。 I y8gQdI  
    −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。 y<BiR@%,7  
    }YU#} Ip@  
    c*~/[:}  
     系统内的光栅建模 NZ{kjAd3c  
    {'"A hiR/  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 lH:TE=|4  
    −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。 zi-zg Lx  
     y\5V (Q\  
    6}C4 SZ  
    Eqp?cKrji  
    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。 LP@Q8{'  
     H$(%FWzQ%  
    3. 系统中的光栅对准 7Ar4:iNvX  
    gWy 2$)  
    Y8m|f  
     安装光栅堆栈 U QXT&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）。 *r:8=^C7S  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 4%\L8:  
     堆栈方向 1'c!9  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 T6O Ib  
    n@T4z.*~lA  
    ~;UK/OZ  
    Yx(?KN7V?  
     安装光栅堆栈 OjJlGElw  
    - 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）。 */nb%QV  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 q$:T<mFK$  
     堆栈方向 i&mu=J[  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 &1]}^/u2  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 ?h1]s&^| 2  
    #4%,09+  
     +Y)rv6}m  
    LNXhzW   
    vB/MnEKR  
     横向位置 KSh<_`j  
    −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。 [m3G%PO@Da  
    −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。 jl3RE|M\<  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 rm2{PV<+d  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 aODOc J N  
     通过组件定位选项。 U+~0m!|4  
    h(GgkTj4+  
    :'1ePq  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     W zy8  
    *ubLuC+b  
    ofcoNLX5c  
     单光栅分析 +;:i,`Lmg  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 1ReO.Dd`R  
     系统内的光栅建模 aina6@S  
    - 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:%QG  
    - 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。 :!g|0CF_  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 e#FaK^V  
    =]-!  
     ? Ew>'(Q  
    <^n9?[m*  
    5. 光栅级次通道选择 Lkqu"V  
    ;#` Z(A}  
    *|_u~v:)|5  
     方向 Pa0tf:  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 1i bQ'bZ  
     衍射级次选择 ;`X-.45  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 aJI>qk h?]  
    - 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。 :Gy .P  
     备注 J>!p^|S{  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 WAqR70{KM  
    p_B,7@Jl  
     =2J+}ac  
    ?P{C=Td2z  
    6. 光栅的角度响应 VaVKWJg$  
    X*$ 7g;  
    Tk.MtIs)V}  
     衍射特性的相关性 *v l_3S5_  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 t(p  
    - 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。 WDE_"Mm  
    - 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） ` mALx! `  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 !Aunwq^  
    C(e!cOG  
     &[R&@l Y  
    1PLKcU  
    示例＃1：光栅物体的成像 hLx*$Z>  
     {\C$Bz  
    1. 摘要 xhg{!w  
    oUltr  
     0e:KiUr  
    V %Y.N4H  
    → 查看完整应用使用案例     $dorE ~T  
    PJO;[: .I  
    2. 光栅配置与对准 oJyC{G  
        78qf  
    8Q#&=]W$  
    uZ<Bfrc  
     OK3B6T5w=  
    eA{,=, v)  
     m_\CK5T_  
    3. 光栅级次通道的选择 YJ rK oK}  
    //H+S q66  
     =wS:)%u  
       O!Mm~@MoA  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 ' nf"u  
     gj6"U {D  
    1. 光栅配置和对准 }Z0)FU +  
    `n5RDz/f0  
     dn%/SJC  
    'DntZK  
    → 查看完整应用使用案例 tet  
     O}#*U+j  
    2. 基底处理 ,!sAr;Rk`  
    JK,#dA#  
     *$^M E  
    6"&&s  
    3. 谐振波导光栅的角响应 -#rFCfPy^  
    EMs$~CL4  
     g\ <Lb  
    @H7dQ, %  
    4. 谐振波导光栅的角响应 3'1O}xO  
    M&Ycw XV:Z  
     c!w4N5aM  
       Szwa2IdI.  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 wx<5*8zP  
     ='soSnT  
    1. 用于超短脉冲的光栅 pC#Z]_k  
    <@;eN&  
    60X B  
    I&1Mh4yu  
    →     查看完整应用使用案例     %pTbJaM\U  
    5 0~L(<  
    2. 设计和建模流程 Y;-"Z  
    RsTpjY*Xb  
     8&`s wu&  
    EWH'x$z_q  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 p9l&K/  
    j q1qj9KZ  
     OP:;?Fs9`  
     
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