[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。 >9F&x>~  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 wQ!C9Gp3e  
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 单光栅分析 dV_ClH &)  
−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。 [N]5)n  
−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。 iKs @oHW  
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 系统内的光栅建模 (t$jb|Oa  
Pv@P(y?\  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Vqr#%.N  
−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。 glk-: #  
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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-J 7z+{  
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3. 系统中的光栅对准 OQl7#`G!H%  
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 安装光栅堆栈 [diUO1p  
−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）。 $hND!T+;  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 #J4{W84B  
 堆栈方向 dXwfOC\\  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 bA/,{R  
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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）。 Tf0"9  
- 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 F6g)2&
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- 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。 HhZlHL  
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 横向位置 hU: 9zLe  
−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。 $_ &Lp\  
−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。 "`va_Mk  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 H]zi>;D  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 )\xDo<@  
 通过组件定位选项。 (L{>la!  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 oSAO0h>0N  
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 单光栅分析 /=y _#l  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 u*W6fg/"  
 系统内的光栅建模 pgp@Zw)r)k  
- 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。 O6 :GE'S  
- 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。 ^0x0 rY  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 JI)@h 4b  
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5. 光栅级次通道选择 T(@J]Y-  
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 方向 ulA||  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ,\%qERk  
 衍射级次选择 jPDk
~|  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 X 

npn{  
- 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。 }=7? & b  
 备注 ?FV>[&-h#I  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 vq?aFX9F  
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6. 光栅的角度响应 8.Z9 i  
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 衍射特性的相关性 >>>&{>}!  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。  << X
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- 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。 XCP/e p  
- 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
\PFh&  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 .)Wqo7/Gx  
*)8!~Hs  
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示例＃1：光栅物体的成像 ]b+Nsr~  
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1. 摘要 TF[8r[93  
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X<8   
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2. 光栅配置与对准 wk@S+Q  
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LJ{P93aq`^  
     [AA*B  
3. 光栅级次通道的选择 )wb&kug-  
_@/nc:)H  
{kdS t1  
   bMvHAtp  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 VX+:C(m~  
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1. 光栅配置和对准 SKdh!*G  
|.~0Ulk,  
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2l.qINyz  
lmbC2\GT  
(kFg2kG  
2. 基底处理 |qq7vx  
iAn]hVW  
n%&+yg  
>J['so2Bf  
3. 谐振波导光栅的角响应 ]N4?*S*jd)  
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M  
}}q_QD_  
S uo  
4. 谐振波导光栅的角响应 i!7|YAu  
YacLYo#  
"b `R_gG9  
   AD0pmD  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ~^ ^|]s3  
M\L^ Wf9  
1. 用于超短脉冲的光栅 zv>7;E
n3  
g7g^iLU  
gu|cQ2xV  
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--BS/L-  
^E}};CsT  
< /\y<]b  
2. 设计和建模流程 rI;84=v2&9  
 }0f"SWO>  
FJH'!P\  
2r*Yd(e  
3. 在不同的系统中光栅的交换 l0@+&Xj  
i8+[-mh  
cwC-)#R']