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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 k FRVW+  
    T#E,^|WEk  
    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。 Oc~<`C~  
    c(Xm~ 'jeH  
     3#fg 2  
    U&^(%W#  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 E0i!|H  
    {'P?wv  
     单光栅分析 <_8eOL<X  
    −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。 Yk{4 3yw  
    −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。 1=_?Wg:   
    {niV63$m  
    T*k{^=6"!  
     系统内的光栅建模 varaBFD  
    =585TR; V  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 CC6]AM(i  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 /L`qOr2E  
     *ax&}AHK[/  
    | v>W  
    j`u2\ ;  
    两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 CW@EQ3y0  
     |em_l$oGc  
    3. 系统中的光栅对准 gBgaVG  
    9nd,8Nji  
    7Or?$  
     安装光栅堆栈 'uqY%&U  
    −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）。 7CU<R9Kl  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ;Uypv|xX  
     堆栈方向 |Ntretz`\  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 .4z_ohe  
    +s+E!=s  
    wVv@   
    T~lHm  
     安装光栅堆栈 yBqKldl  
    - 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）。 BC%V<6JBu(  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 Y,KSr|vG  
     堆栈方向 nqY arHi  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 /GP:W6:6z6  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 (^|vN ;  
    KjV1->r#  
     cW{Bsr   
    [r1\FF@v,  
    )P W Zc?M  
     横向位置 od/Q"5t[p  
    −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。 GQ9H>Ssz  
    −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。 x50ZwV&j  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 Nk\/lK\  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 (Ixmg=C6y  
     通过组件定位选项。 s=&x%0f%  
    k _Bz@^J  
    . P! pC  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     \S#![NC  
    J.,7d ,  
    L# .vbf  
     单光栅分析 U7xQ 5lph  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 y $>U[^G[  
     系统内的光栅建模 #"JtH"pF  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 }@A{'q5y  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 35#"]l"  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 C/z0/mk  
    /pgn?e'lk  
     O1z3(  
    =.q8*7UY  
    5. 光栅级次通道选择 Y7@$#/1  
    L8$+%Gvo  
    Qvhy9Cr;  
     方向 Z-'xJq  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 u`Zj~ t  
     衍射级次选择 $@ZrGT  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 tc<HA7vpt~  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 >f~y2YAr  
     备注 k 3 oR:  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 li)shp)  
    :8Ql (I  
     R`>z>!)  
    5uvFCY./c  
    6. 光栅的角度响应 Cq%1j[  
    F@@6D0\X?  
    MryY<s  
     衍射特性的相关性 /: }"Zb  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 )tR@\G>%  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 @]:GTrs  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） aL0,=g%  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Ub*O*nre  
    W"H*Ad(V  
     `Ct fe8  
     :)Z.!  
    示例＃1：光栅物体的成像 5| bc*iqU  
     6n Hyd<o  
    1. 摘要 0r'<aA`=I  
    3q$"`w  
      <sC.  
    De:| T8&  
    → 查看完整应用使用案例     UN Kr FYl  
    " midC(rTm  
    2. 光栅配置与对准 20k@!BNq  
       ^@n?&  
    z+qrsT/?L  
    LIMPWw g  
     xa|/P#q  
    tG(!d$^  
     T!Eyq,]  
    3. 光栅级次通道的选择 z!:%Hbh=  
    KMogwulG  
     yM*f}S/ (  
       -_"6jU  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 je^=gnq  
     4 .d~u@=  
    1. 光栅配置和对准 OykYXFv*  
    s^ R i g[  
     6-h(305A  
    I`FqZw  
    → 查看完整应用使用案例 a+ lGN  
     kF29~  
    2. 基底处理 "3X~BdH&J  
    ;dE'# Kb  
     M7g6m  
    a!H t81gj  
    3. 谐振波导光栅的角响应 !JWZ}u M6  
     ]pP:  
     !;s5\91  
    o!>h Q#h  
    4. 谐振波导光栅的角响应 = & =#G3f  
    wwD?i.3  
     X4Y!Z/b  
       TuX9:Q  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 {m7>9{`  
     we;QrS(Hi  
    1. 用于超短脉冲的光栅 !,zRg5Wp4  
    - TU^*  
    ?kKr/f4N  
    z*B-`i.  
    →     查看完整应用使用案例     K \_JG $(9  
    (nLT 8{>0  
    2. 设计和建模流程 uKE?VNC]  
    =UMqa;\K  
     <9jN4hV  
    B #zU'G*Y  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 GFppcL@a  
    o+I'nFtnI  
     }6!*H!  
     
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