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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 E$a ?LFa6  
    obK*rdg ,  
    光栅是当前光学中最常用的衍射光学元件。如今已常用于复杂光学系统，与其他组件协同作用。因此，迫切需要对系统内部的光栅进行分析，从而评估系统的性能。我们将通过实例说明如何在VirtualLab Fusion对系统中的光栅建模。并将对光栅的对准、光栅级次通道设置以及光栅角度响应等问题进行讨论。 wdzOFDA  
    '^%~JyU  
     #QvMVy  
    wiOgyMdx  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 d|Gl`BG   
    \^1+U JU  
     单光栅分析 AeIrr*~]B  
    −通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 juAMAplf  
    −它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 d"G+8}.4  
    R j~  
    5_0(D;Q  
     系统内的光栅建模 /$n ~lf  
    9p$V)qdX  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 #X: 'aj98  
    −这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 ES<1tG  
     1%M&CX  
    %2'A pp  
    >$gG/WD?KR  
    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。 l ?Y_~Wuw  
     ` b !5^W  
    3. 系统中的光栅对准 $@\mpwANl  
    %xwIt~Y  
    ?^' 7+8C*J  
     安装光栅堆栈 $d+DDm1o  
    −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）。 rzrl>9 h  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 M)?dEgU}M  
     堆栈方向 `=#01YX[0  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 k&#a\OJ7u  
    YL jHt\  
    QQk{\ PV  
    rA0,`}8\  
     安装光栅堆栈 UX`]k{Mz  
    - 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）。 y AF+bCXo  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 )PkNWj6%y  
     堆栈方向 xy+QbD T  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 _FbC{yI8;  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 4@ILw  
     O#nR>1h  
     2y0J`!/)  
    |VOg\[f  
    l=`L7| ^/d  
     横向位置 Kzy/9  
    −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。 e{({|V '  
    −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。 ^/wfXm  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 {"*VU3%q  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ,O1O8TwUB0  
     通过组件定位选项。 F} J-gZl  
    7Y=cn_ wU  
    D/(L  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     4!$ M q;U  
    Z>F^C}8f  
    v8>v.}y  
     单光栅分析 fQWIw  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 +i `*lBup$  
     系统内的光栅建模 F0~k1TDw  
    - 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。 vv6$>SU  
    - 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 "Z,q?Fc  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Vi! Q  
    < V\Y@Ei+  
     @#+jMV$g  
    5yh/0i5|  
    5. 光栅级次通道选择 MFJE6ei  
    f<i7@%  
    >Sk[vI0Y  
     方向 7>o .0  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 0X..e$ '  
     衍射级次选择 !yjo   
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 fLN!EDq  
    - 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。 Kj=gm .  
     备注 u]C`6)>  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 (%ew604X  
    :(3|HTz  
     maMHZ\ Q  
    K5 3MMH[q#  
    6. 光栅的角度响应 <dA8 '7^  
    Itm8b4e9;  
    )G^TW'9  
     衍射特性的相关性 >Dm8m[76  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 {mYP<NBT  
    - 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。 @z6!a  
    - 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） ;'T{li2  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 g]mtFrP  
    B,$l4m4  
     Rz%e>)  
    KcGsMPJ  
    示例＃1：光栅物体的成像 $BN15x0/:~  
     1N`vCt]w  
    1. 摘要 2)iD4G`  
    TDK@)mP  
     `T*U]/zQ  
    @ $cUNvI  
    → 查看完整应用使用案例     YZ#V#[j'^  
    "vF MSY  
    2. 光栅配置与对准 A Ayv  
       noVa=aU^  
    vvu<:16  
    _fTwmnA  
      GrJ#.  
    -Q e~)7  
     tgFJZA  
    3. 光栅级次通道的选择 e&Y0}oY  
    E +_&HG}a  
     =y ]Jl,_.  
       my^ak*N  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 ]o.vB}WsY  
     V%L/8Q~  
    1. 光栅配置和对准 0O@_ cW  
    X'sEE  
     Ayx^Wp*s  
    R zR?&J  
    → 查看完整应用使用案例 8m=Z|"H@  
     H>7dND 2;  
    2. 基底处理 SQ(apc}N4  
    <)m%*9{  
     "Tbnxx]J  
    G"s0GpvQ  
    3. 谐振波导光栅的角响应 tn<6:@T  
    e29y7:)c=  
     WnxEu3U  
    3><u*0qe%I  
    4. 谐振波导光栅的角响应 )na&" bJ  
    y>o>WN<q  
     eMMx8E)B  
       W^g'}}]T  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 a% ,fXp>  
     DQ6jT@ZDH  
    1. 用于超短脉冲的光栅 Ub)I66  
    D5]{2z}k  
    [, f)9v)  
    Q |hm1q  
    →     查看完整应用使用案例     ;b~~s.+  
    <! x+e E`  
    2. 设计和建模流程 tB6k|cPC  
    U{1z;lJ  
     KsdG(.I+ek  
    iyM^[/-R6  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 bkQ3c-C<  
    B4W\ t{  
     (Pi-uL<[a  
     
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