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2023-09-20 08:22 |
光学系统中的光栅建模——实例讨论
1. 摘要 eMT}"u8$A
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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。 { $
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[attachment=120359] @wVq%GG}
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 M\m6|P
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单光栅分析 Z'Uc}M 'U
−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。 PiL[& _8g
−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。 PxAUsY
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[attachment=120360] { tKi8O^Rb
系统内的光栅建模 :o37 V!
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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。 1r:i'cW h
−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。 n0
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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。 ;NoD4*
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3. 系统中的光栅对准 W)LtnD2 w
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安装光栅堆栈 !
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−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）。 |V
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−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 (~U1 X4
堆栈方向 h.t2 ;O, b
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 6'a1]K
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安装光栅堆栈 2EAY`}Rl6.
- 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）。 . }*_ NU
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 4*9WxhJ ]0
堆栈方向 }" \jB
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 vVfIe 5+OP
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 3: B4 ;
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横向位置 d> bS)
−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。 ,\CG}-v@CN
−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。 iS#m{1m$$
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 Kc#42 C;t/
在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ~=Q|EhF5
通过组件定位选项。 _[p@V_my
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[attachment=120364] O8< @+xlX
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 !fT3mI6u\
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单光栅分析 ^BN?iXQhN
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 UEh-k"
系统内的光栅建模 }DzN-g<K
- 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。 X)^&5;\`
- 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。 5#}wI ~U;
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 mEVne.D
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[attachment=120365] 4SGF8y@WU
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5. 光栅级次通道选择 zrazFI0G
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方向 vkg."G:=
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 maINp "#
衍射级次选择 6~y7A<[^
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 9xZ?}S:d
- 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。 z<Y
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备注 P6([[mmG
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 +ug[TV
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6. 光栅的角度响应 oHj64fE 9
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衍射特性的相关性 >x 6$F*:W}
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 (g
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- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 7iM;X2=7}
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） ?&>H^}gDZ
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 \& )k{P>=
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[attachment=120367] D-!#TN`Y
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示例＃1：光栅物体的成像 Xy'qgK?
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1. 摘要 4}t&AW 4
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→ 查看完整应用使用案例 J&jNONu?
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2. 光栅配置与对准 g bc])`aJ>
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3. 光栅级次通道的选择 b Al0z)p
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 ie+746tFW
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1. 光栅配置和对准 / Dn
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→ 查看完整应用使用案例 3M&I Mf,/@
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2. 基底处理 .$,.w__m ~
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3. 谐振波导光栅的角响应 /rqaUC )A
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4. 谐振波导光栅的角响应 +y Yv"J
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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 &Z^,- Y
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1. 用于超短脉冲的光栅 oV c
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→ 查看完整应用使用案例 B !hrr
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2. 设计和建模流程 L|3wG Y9E
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3. 在不同的系统中光栅的交换 `aS9 o]t
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