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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: 09-07
    1. 摘要 VexQ ]  
    b C"rQJg  
    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。 NLev(B:OQH  
    C]krJse@  
     8?hj}}H  
    uA\KbA.c;U  
    2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 kM7 6?M  
    |u[@g`Z  
     单光栅分析 #\6k_toZ  
    −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。 `bNLmTS  
    −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。 Gr~J-#a3~D  
    yDi'@Z9R?  
    u/` t+-A  
     系统内的光栅建模 |#22pq?RP  
    Ro#O{  
    −在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 p<Vj<6.=?  
    −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。 dF+:9iiAm  
     t<SCrLbz  
    w#>CYP`0k6  
    )yS S2  
    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。 w(q\75  
     ^B(:Hv}G(:  
    3. 系统中的光栅对准 F441K,I  
    U)_x(B3d/  
    }t1J`+x%  
     安装光栅堆栈 9i!|wkx  
    −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）。 rKr\Qy+q  
    −参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 A3Vj3em  
     堆栈方向 H  `_{n<  
    −可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 _Hv@bIL'  
    Ots]y  
    W"5VqN6v  
    FivqyT7i  
    ?b?YiK&yz  
     安装光栅堆栈 Y-]Ne"+vf  
    - 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）。 Gyy?cn6_  
    - 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 <1kK@m -E  
     堆栈方向 YvFt*t  
    - 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 kp,$ NfD  
    - 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 #!w7E,UBi  
    lR5k1J1n  
     +wm%`N;v<  
    ,BlNj^5f  
    1j!{?t ?  
     横向位置 8/W2;>?wKc  
    −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。 W9jxw4)  
    −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\M9_  
    −光栅的横向位置可通过一下选项调节 e^-CxHwA-  
     在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 >'&|{s[m  
     通过组件定位选项。 32K  
    N[sJ5oF  
    {0\9HI@  
    4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理     u9R@rQ9r  
    _O`s;oc  
    yzyK$WN\[3  
     单光栅分析 Z':w X  
    - 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 {A{sRT=%  
     系统内的光栅建模 8 g3?@i  
    - 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。 m 8P`n  
    - 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。 t:tIzFNv  
    - 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 B5!|L)7>{p  
    h&:XO9dY  
     7~nuFJaTI  
    otdm r w|  
    5. 光栅级次通道选择 C]ef `5NR]  
    /vw$3,*z  
    v}Kj+9h  
     方向 H ~lvUHN  
    - 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 M[7$F&&n  
     衍射级次选择 *+j r? |  
    - 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 _''9-t;n,  
    - 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。 ,y[8Vz?:  
     备注 4ms"mIt  
    - 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 :} DTK  
    uMK8V_p*?  
     sQMfU{S /  
    m[Cp G=32B  
    6. 光栅的角度响应 !qug^F  
    M^.>UZKyl  
    .:B;%*  
     衍射特性的相关性 6K5mMu#4  
    - 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 wfQImCZ>l  
    - 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。 &|fWtl;43  
    - 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） O@`KG ZEPY  
    - 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 j-7aJj%  
    QQ./!   
     MCl-er"]D  
    xtzkgb,0[  
    示例＃1：光栅物体的成像 & DhdB0Hjf  
     |F&02 f!]@  
    1. 摘要 !twYjOryH[  
    \qtdbi|Y  
      !xEGN@  
    Sgn<=8,6c  
    → 查看完整应用使用案例     )&93YrHgC  
    ;1q|SmF  
    2. 光栅配置与对准 _a  zJ>  
       G$;cA:p-j  
    EAK[2?CY  
    kQO-V4z!  
     c uHF^l  
    d^d+8R  
     ,n &Lp  
    3. 光栅级次通道的选择 XCyrr 2^  
    DC2[g9S>8@  
     Hh* KcIRX  
       I !O5+Er  
    示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 - #-Bo  
     qI*7ToBJ  
    1. 光栅配置和对准 OtoG,~?  
    hpYW1kfQl  
     |2Uw8M7.E  
    sCE%./h]  
    → 查看完整应用使用案例 W6V((84(O  
     ogJ *  
    2. 基底处理  ?Zc(Zy6  
    ba^/Ar(B  
     Zm6|aHx8v  
    O"J"H2}S  
    3. 谐振波导光栅的角响应 NYc;Zwv9  
    %$67*pY'JH  
     rTim1<IXR  
    d2Ta&Md  
    4. 谐振波导光栅的角响应 $J#Z`%B^y  
    HJt '@t=Ak  
     AYfL}X<Ig  
       jOm7:+H  
    示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Jv?EV,S/e  
     (W?t'J^#  
    1. 用于超短脉冲的光栅 l YpoS  
    gi$'x^]#  
    %JI*)K1WI  
    < Df2  
    →     查看完整应用使用案例     hp@F\9j  
    fpJ%{z2  
    2. 设计和建模流程 -FW^fGS+  
    ~vcua@  
     Y~@(  
    $.4N@=s,?c  
    3. 在不同的系统中光栅的交换 -K/c~'%'*  
    yJMo/!DZ  
     v7,-Q*  
    gy xC)br  
    文件信息 uw(Ml=  
    m@2=v q1f  
     tTT :r),}$  
     
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