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2022-10-19 08:30 |
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。 'E| %l!xO
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 *!5CL'
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单光栅分析 v+ $3
−通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 TvU
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−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 c`O~I<(Pm
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系统内的光栅建模 "K{_?M `;e
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 {*xE+ |
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 .$U,bE
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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。 TOG:`FID
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3. 系统中的光栅对准 o;8$#gyNY
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安装光栅堆栈 g/GI'8EMj
−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）。 =*UK!y ?n
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 }k-V (
堆栈方向 (5T>`7g8
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 %i9S"
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安装光栅堆栈- 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）。 J= A)]YE
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 ! HTOE@
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 h,LSqjf "
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横向位置 ( 5LCy?-6
−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。 u]ms~rO
−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。 K^WDA])
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 {"o9pIh{~
在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 H/a gt
通过组件定位选项。 /?.?1-HM
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 =, XCjiBeC
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单光栅分析 Z`TfS+O6
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 c=sV"r?
系统内的光栅建模 V.B@@ ;
- 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。 b9H(w%7ucU
- 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。 |\(uO| )ju
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 <) * U/r
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5. 光栅级次通道选择 p4T$(]7
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方向 V60L\?a
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 >a8iY|QY
衍射级次选择 <Jgcj 4D
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 mSYjc)z
- 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。 . fWy\ r0
备注 'z}
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- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 _c-3eQ1
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6. 光栅的角度响应 1EU4/6!C
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衍射特性的相关性 8 lQ}- 8
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 %`]+sg[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。 x/,;:S
- 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） x80IS:TP
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 |))NjM'ZBl
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示例＃1：光栅物体的成像 W9SU1{*9
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1. 摘要 eiK_JPF A-
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2. 光栅配置与对准 jOG dq;|
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3. 光栅级次通道的选择 wI@87&
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 c}(H*VY2n
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1. 光栅配置和对准 -8l<5g7
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2. 基底处理 /3,/j)`a
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3. 谐振波导光栅的角响应 _=mz Ze[
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4. 谐振波导光栅的角响应 D?n6h\h\$%
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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 B0Df7jr%`>
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1. 用于超短脉冲的光栅 jrp>Y:
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2. 设计和建模流程 A| ZT ;\
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3. 在不同的系统中光栅的交换 (4FVemgy
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