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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 -cM1]soT  
    >m>F {v  
    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。 V`1,s~"q  
    ;~EQS.Qp  
     NS~;{d \  
    I5_HaC>  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 nUOi~cs  
    F5Z,Jmi^M  
     单光栅分析 4P&2Z0  
    −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。 !g9k9 l  
    −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。 \&5V';  
    l!F$V;R  
    Lr:Qc#2  
     系统内的光栅建模 m{/( 3  
    bI55G#1G  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 IHni1  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 MLu!8dgI  
     kFv*>>X`  
    Q$c6l[(g  
    k*\Bl4g  
    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。 -GA F>  
     6 Rl[M+Q  
    3. 系统中的光栅对准 .9r YBy  
    +e-F`k  
    gSz<K.CT  
     安装光栅堆栈 LE\=Y;%  
    −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）。 Uj):}xgi'  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 P.'.KZJ:WD  
     堆栈方向 STp9Gh-  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 V4n~Z+k  
    C9!t&<\ }  
    kAQ(8xV  
    )*~A|[  
     安装光栅堆栈 h Ma;\k  
    - 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）。 9 {&g.+  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 )l7XZ_gw'  
     堆栈方向 H648[H[k  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 >>y`ap2%V  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 An{>39{  
    D\acA?d`  
     2 DQVl  
    \Ii{sn9  
    X 0G,tl  
     横向位置 &h-_|N  
    −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。 R2,9%!iiX  
    −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。 Ghgn<YG  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 yQ$irS?  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 rwRZGd *p  
     通过组件定位选项。  }QFL  
    u?=mh`  
    T$5wH )<  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     oY)eN?c  
    jeu'K vhe  
    )9YDNVo*-  
     单光栅分析 g:o/^_  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 l<v{8:,e#  
     系统内的光栅建模 Lce,]z\ _  
    - 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。 }r: "X<`  
    - 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。 |+Y-i4t  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 .xT?%xSi/  
    I-]G{  
     hX.cdt_?  
    uY]';Ot G  
    5. 光栅级次通道选择 \p4*Q}t  
    *k{Llq  
    OrkcY39"~a  
     方向 T3wTMbZ!VK  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 2(eO5.FYF  
     衍射级次选择 X-\$<DiJGv  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 o?baiOkH  
    - 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。 7{#p'.nc5  
     备注 w <r*&  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 y\FQt];z)  
    Z",0 $Gxu  
     /!]K+6>u  
    ~c EN=(Z~r  
    6. 光栅的角度响应 2*cNd}qr  
    -wn-PB@r  
    iJ{axa &  
     衍射特性的相关性 )G2Bx+Z;L  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 T<uX[BO-a  
    - 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。 ~VsN\!G  
    - 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） dn h qg3Y  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 rEa(1(I  
    MXA?rjd0  
     gq('8*S  
    XRPJPwes]  
    示例＃1：光栅物体的成像 #wyceEa  
     =oSD)z1c?x  
    1. 摘要 &* VhtT?=5  
    -RP{viG WK  
     D1RQkAZS  
    3o rSk  
    → 查看完整应用使用案例     #VhdYDbW  
    4rhHvp  
    2. 光栅配置与对准 4-bM90&1t  
       l"J#Pvi  
    nAQ[ -NbW,  
     ]! ZZRe  
     g0 Q,]\~  
    `Am|9LOT  
     1feVFRx'  
    3. 光栅级次通道的选择 4zs0+d +  
    p W[TufTa  
     Wps^wY  
       5%TSUU+<I  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 5B~]%_gZr  
     >:.c?{%g*  
    1. 光栅配置和对准 ZKI8x1>Iq  
    BiU>h.4=\(  
     OIFjc0  
    PVi;h%>Y  
    → 查看完整应用使用案例 W2<'b05  
     o"qxR'V  
    2. 基底处理 D{t_65c-  
    /K2[`+-  
     "y8W5R5kL4  
    bM'F8 Fi  
    3. 谐振波导光栅的角响应 J[}j8x?r  
    &t UX(  
     LTf)`SN %'  
    ce$ [H}rDB  
    4. 谐振波导光栅的角响应 /sYr?b!/<6  
    &am<_Tn*3  
     wtbN @g0  
       yFm88  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 I`+,I`~u  
     BuvnY  
    1. 用于超短脉冲的光栅 [VX5r1-F  
    otaRA  
    MHp:".1  
    e6*,MnqBh  
    →     查看完整应用使用案例     QUkP&sz  
    +L=Xc^  
    2. 设计和建模流程 $J4)z&%dr  
    iYiTkq  
     gDJ} <^  
    %V1jM  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 Jr'a_ (~  
    `#ff`j|a  
     bR}fj.gP  
     
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