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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 u0h%4 f!X
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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。 l[Z o,4*
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[attachment=120359] ZQ]qJDk
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 x-m *p^}
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单光栅分析 3)y1q>CQf
−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。 b3^:Bh9
−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。 0+e=s0s.
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[attachment=120360] o{G*7V@H
系统内的光栅建模 .;]WcC<3
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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。 }6@E3z]AMO
−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。 E{<#h9=>
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[attachment=120361] az F!V
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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。 L N|(Z*
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3. 系统中的光栅对准 Gr\ ]6
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安装光栅堆栈 Z)s
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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）。 In1W/ ?
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 WT'-.UX m
堆栈方向 2g =
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−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 6G2~'zqPc~
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安装光栅堆栈 J"C9z{[Z &
- 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）。 -D~K9u]U_
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ZAr6RRv ^
堆栈方向 ZaYiby@Ci
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 uO]D=Z\S(
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 \J+a7N8m,
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[attachment=120363] },8|9z#pyB
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横向位置 < D.E .^Y
−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。 5p#0K@`n/
−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。 )/jDt dI
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 uOA/r@7I}S
在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 8g0 #WV
通过组件定位选项。
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[attachment=120364] kH eD(Ea
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ?{ )'O+s
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单光栅分析 ZWCsrV*;
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 =3035{\
系统内的光栅建模 =MqEbQn{C3
- 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 [w'tn
- 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。 P8YnKyI,.
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 hl:Ba2_E
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[attachment=120365] jA1S|gV
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5. 光栅级次通道选择 9K& $8aD
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方向 2U[/"JL
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 8XH;<z<oJ
衍射级次选择 2E-Kz?,:[
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 f! +d*9
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 w~+*Vd~U
备注 5$U 49j
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ^VYR}1Mw
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[attachment=120366] zu}uW,XH-
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6. 光栅的角度响应 xQZOGq
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vu.ug$T
衍射特性的相关性 >J9Qr#=H2
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 =_OJ
7K'
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 YHN6/k7H
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间）
@>z.chM;
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 OFo hyy(
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[attachment=120367] gkK(7=r%
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示例＃1：光栅物体的成像 mg*iW55g
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1. 摘要 |~76dxU
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[attachment=120368] Wg f
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→ 查看完整应用使用案例 eF;Jj>\R+i
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2. 光栅配置与对准 pp|$y\ZzB
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[attachment=120369] l%V+] skS
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3. 光栅级次通道的选择 k7JC~D
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 E.C=VfBW
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1. 光栅配置和对准 )l*3^kwL{U
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[attachment=120373] Z{u]qI{l
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→ 查看完整应用使用案例 UJS
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2. 基底处理 .mnkV -m
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[attachment=120374] MHE/# G
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3. 谐振波导光栅的角响应 \]F Pv7!
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[attachment=120375] mJ8EiRSE
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4. 谐振波导光栅的角响应 G_WFg$7G%
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示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 C t(^nn$A
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1. 用于超短脉冲的光栅 %f\j)qw
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→ 查看完整应用使用案例 sC f)#6mI
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2. 设计和建模流程 ?J|
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[attachment=120378] M )v='O<H8
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3. 在不同的系统中光栅的交换 A(XX2f!i
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[attachment=120379]
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