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2022-05-17 09:44 |
光学系统中的光栅建模——实例讨论
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。 jQ_j#_Vle
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Ohn d:8E
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单光栅分析 ;
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−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。 _y),C
−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
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系统内的光栅建模 0\Qq v7>
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。
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−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。 qv=i eU
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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。 =x9zy]
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3. 系统中的光栅对准 'ac %]}`-
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安装光栅堆栈 /A4zR
−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）。 X4lz?Y :*
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 |28z4 .
堆栈方向 6fQNF22E
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 3Qf j=;
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安装光栅堆栈 YUat}-S
- 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）。 2}[)y\`t3
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 yNP
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堆栈方向 S
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- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 lW1Al>dW<
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 YgC J s;
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横向位置 K 38e,O
−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。 c=K
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−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。 +ZEj(fd9
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 iF?4G ^
在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 %Iw6oG
通过组件定位选项。 ,8nu%zcVn
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 [O>}%
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单光栅分析 '.r_6X$7Jt
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 }9 <pLk
系统内的光栅建模 9}p? h1NrY
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 `h}fS4CO
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 ) gbns'Z<
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 gE]6]L
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5. 光栅级次通道选择 U1}-]^\
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方向 gQMcQV]C$
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 >M=_:52.+
衍射级次选择 Jw3VWc
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- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ZxLd h8v.
- 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。 7ESSx"^B
备注 oJb${ k<3
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ]Jz2[F"J
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6. 光栅的角度响应 .}!"J`{ W
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衍射特性的相关性 yuIy?K
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 {o1 vv+i
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 dt&m YSZ}
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） Yuo:hF\DH
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 )#S;H$@$
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示例＃1：光栅物体的成像 U;
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1. 摘要 Nz/PAs7g6
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→ 查看完整应用使用案例 e1cqzhI=nA
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2. 光栅配置与对准 vH1IVF"DS
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3. 光栅级次通道的选择 E8X(AZ 2
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 ^wass_8
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1. 光栅配置和对准 6roq 1=
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→ 查看完整应用使用案例 ]@Z[/z%~04
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2. 基底处理 { CH5`&
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3. 谐振波导光栅的角响应 ;t ~Y>,
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4. 谐振波导光栅的角响应 hy&WG &qf
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示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 J,G /L!Bp
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1. 用于超短脉冲的光栅 V p$<@Y
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2. 设计和建模流程 /'4]"%i%3
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3. 在不同的系统中光栅的交换 uK% 0,!q
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