[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。 1Uc/r>u9  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 }4q1"iMlO  
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 单光栅分析 r_Pi)MPc  
−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。 nR,QqIFFw  
−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。 fy>~GFk(  
N LSJ D  
j^mpkv<P  
 系统内的光栅建模 nx5I  
3 t+1M  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 )D7/[zb^  
−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。 -=2V4WU~  
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5M#LO@U  
     4 udW6U  
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。 OyIIJ!(  
1-sG`%  
3. 系统中的光栅对准 d_Z?i#r0l  
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 安装光栅堆栈 Lwo9s)j<e  
−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）。 O_v*,L!  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 U<6+2y P  
 堆栈方向 !WTL:dk  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Lv<vMIr  
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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）。 C~04#z_$  
- 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 `r&]Ydu:  
- 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。 CsN^u H
 
[-VIojs+u  
nPUD6<bF  
a:
F\4x=  
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 横向位置 U.N?cKv  
−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。 0CK3jdZ+X  
−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。 #GzowI'  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 0@Z}.k30  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 m{r#o?  
 通过组件定位选项。 wv^n#  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 P[tYu:  
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 单光栅分析 @I#uv|=N  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 "NTiQ}i  
 系统内的光栅建模 Yh;A)Np  
- 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。 DTHWL  
- 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。 }lGui>/D  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 /dHIm`. Z  
od^ylg>K  
mp z3o\n  
q`UaJ_7  
5. 光栅级次通道选择 U_WO<uhC  
N! I$Qtr,  
;3o7>yEv  
 方向 .aR9ulS  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 hw=~%f;  
 衍射级次选择 ER0B{b  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 W:K'2j  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 A#Y:VavQ?  
 备注  s;-AZr)  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 LL==2KNUo  
qQ8+gZG$R  
=nqHVRA  
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6. 光栅的角度响应 2OQ\ z;s  
.eLd0{JtN  
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 衍射特性的相关性 O&,8X-Ix  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 zjOOEvi  
- 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。 '.&Y)A6!  
- 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） Sb(OG 6  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 c=X+uO-  
F<XOt3VY.  
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示例＃1：光栅物体的成像 r-.>3J  
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1. 摘要 ]sJC%/  
GP^.h kVs  
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jcb&h@T8kv  
_,/~P)  

[2h.5.af  
_ j`tR:  
2. 光栅配置与对准 dqs~K7O^E  
   SMzq,?-`  
V@[C=K
  
T5z]=Pd"^  
5{Q9n{dOh  
'C]Yh."u  
     A\#z<h[>  
3. 光栅级次通道的选择 ncMzHw  
L#zD4L  
N$
x&k$w R  
   iaLZ|\`3a  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 6|~^P!&  
?)186dp  
1. 光栅配置和对准 zo8D"  
~?FhQd\Q  
MX8|;t  
/KNDo^P  
kguZAO6  
K/K-u  
2. 基底处理 {_/o' 6  
0Qq<h;8xEc  
kwL|gO1L  
zRou~Kxi  
3. 谐振波导光栅的角响应 +vaA P=  
tW/g0lC%  
Fxc_s/^=t  
Cs7ol-\)  
4. 谐振波导光栅的角响应 m\X\Xp~A  
J=t}9.H~=  
9)NKI02M|  
   %,~?;JAj  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 G}9f/$'3  
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1. 用于超短脉冲的光栅 8B:y46
  

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2. 设计和建模流程 }cr'o"4  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 bXO
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