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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 Z9 tjo1X
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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。 .e% B'
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[attachment=120359] _p=O*$b.
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 eVbaxL!Q^
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单光栅分析 K3^N_^H
−通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 *1;}c
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−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 KA$l.6&d
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[attachment=120360] *a4nd_!
系统内的光栅建模 `;!v<@:i2
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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。 geu8$^
−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。 u4[3JI>
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[attachment=120361] 9rsty{J8
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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。 j5;eSL @ /
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3. 系统中的光栅对准 \[w 82%U
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安装光栅堆栈 G#;$;
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 L7tC?F]}SK
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 s9Aq-N
堆栈方向 +kKfx!
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 (s`y MUC+
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[attachment=120362] G6(U\VFqO
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安装光栅堆栈 Dh|8$(Jt
- 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）。 N8|
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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。 D'Gmua]I
堆栈方向 VL/%D*
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 \{ G1d"n
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 s:y=X$&M
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[attachment=120363] }*4K]3et$
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横向位置 "[(I*
−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。 t F<|Eja *
−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。 S&@uY#_(*T
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 KS/1ux4x
在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 8ctUK|
通过组件定位选项。 bb6J$NR
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[attachment=120364] )0P>o]fWI
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 i!30f^9D-S
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单光栅分析 ZgL4 $%
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 0k5;Qf6A
系统内的光栅建模 >*v^E9Y
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 7
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- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 2c.~cNx`q[
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 L
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[attachment=120365] BOLG#}sm
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5. 光栅级次通道选择 ?3"bu$@8
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方向 fo$iV;x`
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Kv[,!P"Y
衍射级次选择 3
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- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 -bK# &o,
- 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。 s Y=fS2b#)
备注
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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
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6. 光栅的角度响应 1o 7
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衍射特性的相关性 ip4:px-
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ^.F @yo2}
- 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。 2 jf-vWV_
- 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） ?w1_.m|8u
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 !ec\8Tj
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示例＃1：光栅物体的成像 %b2.JGBqJ
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1. 摘要 t$8f:*6(*
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→ 查看完整应用使用案例 C_?L$3 U0
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2. 光栅配置与对准 `,4"[6S
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3. 光栅级次通道的选择 K Ii V z<
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 /] ce?PPC
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1. 光栅配置和对准 B=#rp *vwL
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[attachment=120373] I@a7AuOw
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→ 查看完整应用使用案例 |cJyP9}n
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2. 基底处理 mQBq-;
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3. 谐振波导光栅的角响应 zuWj@YG\.
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[attachment=120375] R~CQ=KQ.
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4. 谐振波导光栅的角响应 +q"d=
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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 ]|( (&Y
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1. 用于超短脉冲的光栅 Y.3]vno?X
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→ 查看完整应用使用案例 iDlIx8PI
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2. 设计和建模流程 Byyus[b'A
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3. 在不同的系统中光栅的交换 n`? j.
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