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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 ?HV}mS[t  
    v G2.]?  
    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。 p=H3Q?HJ}  
    Q<1L`_.>  
     -;vT<G3  
    l~NEGb  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ,[Ag~.T  
    zz&vfO31J  
     单光栅分析 se#@)LtZ  
    −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。 f9a$$nb3`  
    −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。 0Q`&inwh  
    VNO'="U  
    f}2;N  
     系统内的光栅建模 <*_o0;h|  
    :G#KB'  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 cv]BV>=E  
    −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。 7k'gt/#up  
     @7%.7LK  
    2$ tQ @r  
    ] opto  
    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。 $~G@   
     9n"V\e_R  
    3. 系统中的光栅对准 D#ZPq,f  
    sBU_Ft  
    +j.qZ8  
     安装光栅堆栈 t0.;nv@A0  
    −为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 e}e6r3faz  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ?2ItTrlB  
     堆栈方向 W+\?~L.  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 O@wK[(w^  
    Y& 5.9 s@'  
    jM@?<1  
    xp^ 7#`MJ?  
     安装光栅堆栈 XhN{S]Wn  
    - 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 7h`^N5H.q  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ^KbL ,T  
     堆栈方向 A? r^V2+j  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 {[P!$ /  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 G|*G9nQ  
    s4bv;W  
     uXpv*i {R  
    7]Rk+q2:  
    03_pwB)^  
     横向位置 ,56;4)cv  
    −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。 zSXA=   
    −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。 )NIv  "Q  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 }LQC.!  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Cfv]VQQE  
     通过组件定位选项。 |vz9Hs$@l  
    AG>\aV"b  
    X}W)3v  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     O:YJ%;w  
    R5kH0{zM  
    )i-gs4[(QN  
     单光栅分析 (:7a&2/M  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 :j,}{)5=  
     系统内的光栅建模 y\,f6=%k  
    - 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 O|e}   
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 RG}}Oh="v  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 D5L{T+}Oi%  
    N}mh}  
     esI'"hVJ  
    f3#X0.':  
    5. 光栅级次通道选择 v2>Z^  
    M*`hDdS  
    Dr+Ps  
     方向 #xp(B5  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 (w$'o*z;(  
     衍射级次选择 iRt*A6`m+  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 F#|Z# Mu  
    - 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。 N2FbrfNFa  
     备注 YtYy zX5u7  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ix*muVBj.  
    a g;dc  
     8,*3zVk-  
    LGVlc@0'  
    6. 光栅的角度响应 %/pc=i|+  
    |}Ph"g2D,  
    t9` Ed>a  
     衍射特性的相关性 ^P$7A]!  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 moG~S]  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 X"<|Z]w  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） \fi}Q\|C  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ~kb{K;  
    {7X~!e|w  
      }_%P6  
    Qxq-Mpx{  
    示例＃1：光栅物体的成像 i/$SN-5}1  
     J-XTN"O  
    1. 摘要 G~!C =l  
    l$M +.GB<  
     -nR\,+N  
    bE I!Ja  
    → 查看完整应用使用案例     U^?= 0+  
    jQ$BPEG&X  
    2. 光栅配置与对准 Oy$<QXj/  
       D=&K&6rr  
    GOVAb'  
    hSMV&Cs  
     ri+U0[e3  
    w2zp#;d  
     . \F7tc8?  
    3. 光栅级次通道的选择 88o:NJ}_  
    $E.XOpl&I  
     +)gB9DoK  
       *U_oao  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 e{!vNJ0`  
     @O/,a7Tt  
    1. 光栅配置和对准 =x H~ww (D  
    U ~1 SF  
     <[hz?:G"$  
    /80YZ   
    → 查看完整应用使用案例 fA^SD"xf  
     r\xXU~$9v  
    2. 基底处理 ~ 5"J(  
    ipZHSA  
     x+:zq<0|  
    7#pZa.B)k  
    3. 谐振波导光栅的角响应 H.~bD[gA  
    RGp'b  
     p;`N\.ld  
    _6rKC*Pe1  
    4. 谐振波导光栅的角响应 m&Sp1=*Ejy  
    /aOlYqM(>  
     N-%#\rPq.  
       9p*-?kPb  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 9L  HuS  
     J"&y |; G  
    1. 用于超短脉冲的光栅 Y iZx{5  
    E}$V2ha0zu  
    !nzGH*td  
    bn-=fb(  
    →     查看完整应用使用案例     40.AM1Z0f  
    bl.EIyG>  
    2. 设计和建模流程 TzrW   
     ?Ib}  
     g1V)$s 7  
    +^gO/ 0  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 %wW'!p-<  
    @L8;VSI  
     _FsB6 G]mc  
     
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