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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 AkV#J, 3LC  
    D>q9 3;p  
    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。 F41=b4/  
    S\=Nn7"  
     VONDc1%ga  
    T5h H  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 R 9\*#c  
    /x$nje,.  
     单光栅分析 H{wl% G  
    −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。 ?tbrbkx  
    −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。 QWYJ *  
    ~>|ziHx  
    }}~|!8  
     系统内的光栅建模 }7Q%6&IR  
    e"<OELA  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ,J@  
    −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。 !|(NgzDP/  
     0l6.<-f{  
    7. oM J  
    k,*XG$2h  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 =^?/+p8 k  
     |L ev.,,Ph  
    3. 系统中的光栅对准 7[)E>XRE  
    qE"OB  
    /N{*"s2)  
     安装光栅堆栈 !Uo4,g6r+  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 h_'*XWd@  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 mfr|:i  
     堆栈方向 W=?<<dVYD  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 a7opCmL  
    g_bLl)g<  
    'g\4O3&_  
    6=C<>c %+  
     安装光栅堆栈 PJ#,2=n~  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 ,P0) 6>  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 wCBplaojJ  
     堆栈方向 TWTb?HP  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 [a(#1  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 ~} ~4  
    * ;FdD{+  
     @6.vKCSE  
    tH4B:Bgj!  
    -9?]IIVb  
     横向位置 %hP^%'G  
    −对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 2=}FBA,2  
    −例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 ;'1d1\wiDQ  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 o8MZiU1Xf  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 BgT*icd8d  
     通过组件定位选项。 UiNP3TJ'L  
    :`sUt1Fw.  
    Id9TG/H7  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     Y]a@j !  
    (9)Q ' 'S  
    4+tEFxvX&  
     单光栅分析 p#tI;"\y  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 zt%Mx>V@  
     系统内的光栅建模 >\8+: oS^  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 LzL So"n  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 8P`"M#fI  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 a+QpM*n7Lq  
    I/N *gy?*  
     XWw804ir  
    W,u:gzmhw  
    5. 光栅级次通道选择 7+*WH|Z@  
    k?}Zg*  
    wL[ M:  
     方向 O6Y0XL  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 b,@/!ia  
     衍射级次选择 2an f$^[  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 >Q*Wi  
    - 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。 pR_9NfV{  
     备注 wIgS3K  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 lhJ'bYI  
    unxqkU/<Z  
     FI.\%x  
    *1"+%Z^  
    6. 光栅的角度响应 t JmTBsn  
    6u%&<")4HP  
    +C)~bb*  
     衍射特性的相关性 rl.}%Ny  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 VEH>]-0K  
    - 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。 VU#7%ufu&  
    - 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） PY'2h4IL  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 y`Z\N   
    TA\vZGJ('  
     c@Is2 9t*  
    {8etv:y  
    示例＃1：光栅物体的成像 {`_i`  
     p<%d2@lp  
    1. 摘要 u? EN  
    \<K5ZIWV  
     I+(nu47ZT  
    n{jGOfc  
    → 查看完整应用使用案例     n+p }\msH  
    jWgX_//!  
    2. 光栅配置与对准 ~"bV L[  
       G/W>S,(  
    O0:q;<>z  
    _v:SP LU  
     6~+e mlD  
    u@^LW<eD  
     4e  
    3. 光栅级次通道的选择 BLFdHB.$T  
    ^?|"L>y  
      5twhm  
       MOC/KNb  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 R-14=|7a-  
     u:b=\T L  
    1. 光栅配置和对准 /V By^L:  
    1mJ Hued=6  
     s[N@0  
    <naz+QK'  
    → 查看完整应用使用案例 8EY:t zw  
     qSQ~D(tO  
    2. 基底处理 |?9HU~B  
    ( 5~h"s  
     @nf`Gw ;  
    DwF hK*  
    3. 谐振波导光栅的角响应 V )4J`xg^  
    2qp#N%  
     JS77M-Ac  
    W l4%GB  
    4. 谐振波导光栅的角响应 cCX*D_kCB  
    q(}bfIf  
     `mqMLo *  
       kVL.PY\K  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Ca\6vR  
     :EyD+!LJ  
    1. 用于超短脉冲的光栅 $xQL]FmS  
    WhDJ7{D  
    {Ha57Wk8D  
    \v/[6&|X0s  
    →     查看完整应用使用案例     g&.=2uP  
    iQ{VY ^ 0  
    2. 设计和建模流程 s`U J1eJ  
    @pxcpXCy  
     Js;h%  
    }\LQ3y"[  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 1eKT^bgM  
    svSVG:48  
     snJ129}A  
     
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