[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

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。 r%'2a+}D  
a4: PufS  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 @3S2Xb{ra1  
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 单光栅分析 65J'uN  
−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。 L6A6|+H%E  
−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。 [bT@Y:X@`  
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 系统内的光栅建模 6y5arP*6e  
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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。 d=4MqX r  
−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。 
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BS|-E6E<  
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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。 eNNgxQw>m  
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3. 系统中的光栅对准 3P\I;xM  
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 安装光栅堆栈 iGU N$  
−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）。 ^3yjE/Wi"  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 .D>lv_kp  
 堆栈方向 _RmE+Xg2  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 >I
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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）。 v S+~4Q41  
- 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 .$OInh  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 #U_u~7?H$  
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BA>0 +  
 横向位置 Qom@-A  
−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。 S2s-TpjB<  
−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。 mX1oRhf  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 bT*4Qd4W  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 x> q3w# B  
 通过组件定位选项。 p.\KmEx  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 &T|-K\*  
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 单光栅分析 SBoF(0<  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 }n7e_qy4  
 系统内的光栅建模 x
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- 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。 dB,#`tc=,  
- 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。 eJA{]^Zf  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 [;2:lbPx  
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C}kJGi  
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5. 光栅级次通道选择 9}mp,egV  
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 方向 \O?B9_  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Iq=B]oE  
 衍射级次选择 &;skB.  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 Y_B 4s-  
- 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。 |G@)B!>  
 备注 yfW^wyDd2o  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 -:>#w`H  
~.lH)  
JT9<kB/07  
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6. 光栅的角度响应 n6Zx0ad?  
4~Pto f@  

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 衍射特性的相关性 O*v+<|0!l  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 -YyH"f  
- 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。 z{jAt6@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） T!A}ipqb  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 p4EItRZS  
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DG m32  
L# 1vf  
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示例＃1：光栅物体的成像 yy1r,dw  
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1. 摘要
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` W>B8  
IyN9 +  
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^z;,deoGh  
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2. 光栅配置与对准 ,O)\,tg  
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     %d J>8.jW@  
3. 光栅级次通道的选择 :*'?Ac ?  
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   AJd.K'=8  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 UjOhaj "h  
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1. 光栅配置和对准 gA1in  
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G?d,$NMo|  
2. 基底处理 e@-Mlq)  
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3. 谐振波导光栅的角响应 PZ(<eJ>  
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4. 谐振波导光栅的角响应 WTYFtZD[yH  
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%e7(HfW-U  
   [ky6E*dV`  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法  5vF}F^  
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1. 用于超短脉冲的光栅 &:I +]G/W  
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^+Vk#_2Q  
xhkWKB/7  
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2. 设计和建模流程 B4:l*P'  
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.e2A*9,  
3. 在不同的系统中光栅的交换 {I-a;XBX  
*Z]WaDw  
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