[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。 /i77  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述
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 单光栅分析 S;- LIv  
−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。 \o^2y.q:>  
−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。 gN"7be&J  
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 系统内的光栅建模 g?ULWeZg5  
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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。 bR)(H%I  
−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。 9_5ow  
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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。 3(,?S$>  
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3. 系统中的光栅对准 W}mn}gTQ  
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 安装光栅堆栈 =D<PVGo9  
−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）。 WL"^>[Vq  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 "[ZB+-|[0  
 堆栈方向 JAem0jPC8  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Yz+
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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）。 ~yW4)4k;b  
- 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 +Z!)^j  
- 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。 e9U
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 横向位置 tne ST.  
−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。 q(.sq12<<W  
−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。 BMG3|N^  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 o.!~8mD  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 AicBSqUke  
 通过组件定位选项。 7'W%blg!V  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 4gz H8sF  
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 单光栅分析 =JK@z  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 /'l{E  
 系统内的光栅建模 D%OQ e#!  
- 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。 c1k/UcEcg~  
- 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。 Q  Nh|Wz  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 H8Bs<2  
2Mc3|T4)U  
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5. 光栅级次通道选择 QwJVS(Gs4  
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 方向 zZPuha8  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 C*)3e*T
*  
 衍射级次选择 {5U{8b]k  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 BP'36?=Zo  
- 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。 8=B|C'>  
 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 ]HKQDc'  
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6. 光栅的角度响应 q>_/u"  
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 衍射特性的相关性 m,*QP*  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 2Nu=/tMN  
- 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。 ?]|\4]zV  
- 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） g`{;(/M+  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 C]O(T2l{l  
Q3n,)M[N  
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示例＃1：光栅物体的成像 y6ECdVF  
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1. 摘要 L"E7#}  
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2. 光栅配置与对准 gQ
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3. 光栅级次通道的选择 Hc!  mB  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 =+/
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1. 光栅配置和对准 y[`l3;u:'  
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2. 基底处理 O*eby*%h  
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3. 谐振波导光栅的角响应 y)F;zW<+  
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4. 谐振波导光栅的角响应 x9$` W  
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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 j;%
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1. 用于超短脉冲的光栅 F|F]970  
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2. 设计和建模流程 0F@"b{&0  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 MA;1;uI,  
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