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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 Ys.GBSlHG  
    %f<>Kwr`2  
    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。 GJWGT`"  
    w7` pbcY,  
     4M%|N  
    |[~ S&  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 fTpG>*{p  
    '`;=d<'  
     单光栅分析 COsy.$|4  
    −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。 3rK\ f4'  
    −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。 nP[Z6h  
    Hya.OW{  
    JFI*Pt;X9  
     系统内的光栅建模 a;bmlV04  
    :2KPvp 7?  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 z4 =OR@ h  
    −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。 &IXmy-w  
     xq.kH|bH  
    .,6o):  
    8Vz!zYl  
    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。 /*;a6S8q  
     [ PN2^  
    3. 系统中的光栅对准 jvv=  
    t;Z9p7rk  
    aoz+Th3  
     安装光栅堆栈 2ih}?%H8  
    −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）。 LL);Ym9d  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 bp/l~h.7W  
     堆栈方向 /t`|3Mw  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 5mV!mn:H:  
    ^>%.l'1/(  
    @-K[@e/uwy  
    !4<D^ eh  
     安装光栅堆栈 WI&A+1CK-5  
    - 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）。 =^p}JhQ  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 h<M1q1)  
     堆栈方向 1.u^shc&|  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 dSKvs"  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 P(yLRc  
    X2I_,k'fQ  
     ]@21KO  
    iz;5:  
    >l8?B L  
     横向位置 0'f\>4B  
    −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。 S]=.p-Am  
    −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。 I*j~5fsS'  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 YJ6:O{AL1  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 &x B^  
     通过组件定位选项。 |Isn<|_  
    f99"~)B|  
    F#yn'j8  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     "*/IP9?]  
    Wm"q8-<<  
    <V}q8k  
     单光栅分析 b00$3,L   
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 zOA~<fhT  
     系统内的光栅建模 }|/A &c  
    - 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。 uv-O`)  
    - 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。 /2d>nj  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 L_9uwua.B~  
    M  hW9^?  
     b3_P??yp  
    ah<p_qe9|  
    5. 光栅级次通道选择 |5`ecjb.  
    *tT}N@<%  
    doTbol?+  
     方向 $?!]?{K  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 qZ E3T:S  
     衍射级次选择 F (kq  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。  |15!D  
    - 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 I)#8}[vK  
     备注 GK-P6d  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 '_7rooU9  
    ceJ#>Rj  
     <K&A/Ue  
    )TVd4s(e  
    6. 光栅的角度响应 NAtDt=  
    N LQ".mM+  
    _:NQF7X#ug  
     衍射特性的相关性 #wT6IU1  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 f*"T]AX0  
    - 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 :qqG%RB  
    - 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） y@$E5sz  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 0+1!-Wo  
    `peR,E  
     K%L6UQ;  
    vy5Fw&?"  
    示例＃1：光栅物体的成像 V,VL?J\  
     qov<@FvE0  
    1. 摘要 Q5dqn"?  
    {R63n  
     gCsN\z  
    Q[#8ErUY  
    → 查看完整应用使用案例     S?`0,F  
    7neJV  
    2. 光栅配置与对准 />8A?+g9u  
       qHgtd+ I  
    ORP<?SG55u  
    h4K Mhr  
     ><IWF#kUA  
    Opf)TAl{  
     'ParMT  
    3. 光栅级次通道的选择 6Hb a@Q1`  
    h]~FYY  
     GTfM *b  
       Wk3-J&QbS  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 .H M3s  
     3'6 UvAXFH  
    1. 光栅配置和对准 x.t&NP^V)  
    NL `  
     -le^ 5M7  
    V D7^wd9  
    → 查看完整应用使用案例 v4E=)?  
     cs\=8_5  
    2. 基底处理 oI`Mn3N  
    %=2sz>M+  
     n7~3~i` D;  
    |Fze9kZO  
    3. 谐振波导光栅的角响应 YwY?tOxBe  
    9&zR i  
     L.;x=w  
    6rmx{Bt  
    4. 谐振波导光栅的角响应 `Nvhp]E  
    8Vn   
     e~)4v  
       5QXU"kWH  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 r9bAbE bI  
     N lm}'Xt  
    1. 用于超短脉冲的光栅 !<j4*av:G  
    oF+yh!~mM  
    _(gkYJ+MK  
    "WGKwi=W  
    →     查看完整应用使用案例     &@|? %  
    bxxLAWQ(  
    2. 设计和建模流程 $1d{R;b[  
    ^J^~5q8  
     9cN@y<_I  
    91&=UUkK?  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 hTZ6@i/pS  
    a9^})By&  
     Z|UVH  
     
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