[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。 sGSsUO:@j;  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Km,*)X.-5  
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 单光栅分析 e&0N
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−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。 ryg4hHspl  
−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。 3qtr9NI  
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 系统内的光栅建模 bg}+\/78#  
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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。 4=xq:Tf  
−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。 ! RPb|1Y}+  
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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。 g6%Z)5D]!  
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3. 系统中的光栅对准 cwe1^SJ6y  
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 安装光栅堆栈 &Jy)U  
−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）。 KzphNHd  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 S@xXq{j  
 堆栈方向 ZCYS\E7X  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 0y~<%`~  
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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）。 uLk]LT
 
- 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 *hdC?m._  
- 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。 l&W;b6L  
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 横向位置 iqwkARG"  
−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。 Jblj^n?Bm  
−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。 L]d-33.c!H  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 Zy0aJN>  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 @=Fi7M  
 通过组件定位选项。 z[EFQ^*>  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 $`VFdAe  
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 单光栅分析 Wu1{[a|  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 b)#Oc,  
 系统内的光栅建模 i38[hQR9a  
- 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。 I+(/TP  
- 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。 h8e757z  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 %A/_5;PZ/  
Tr&M~Lgb)  
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5. 光栅级次通道选择 lfZ04M{2  
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 方向 R(Kk{
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- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 PxFWJ?=  
 衍射级次选择 Z3TS,a1I4  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 nC1zzFFJ  
- 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。 PQN@JaD  
 备注 \daZk/@  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 `Z"Q^  

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6. 光栅的角度响应 Vwk#qgnX  
z!;1i[|x  
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 衍射特性的相关性 8K(Z0  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 t\P<X^d%  
- 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。 tZ`Ts}\e  
- 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） =OIw*L8C"I  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 tE6!+c<7  
6DG@?O  
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0Wa}<]:^  
示例＃1：光栅物体的成像 (C4fG@n  
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1. 摘要 }Sy=My89r  
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F}Vr:~  
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2. 光栅配置与对准 ODZ|bN0>  
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     ]_N|L|]M  
3. 光栅级次通道的选择 I? ,>DHUX  
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J2:y6kGj>  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 @S|XGf  
Xh56T^,2  
1. 光栅配置和对准 m*JaXa  
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!qG7V:6  
l\i)$=d&g  
wmTb97o
 
h$2</J"  
2. 基底处理 ^0Mt*e{q  
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q.;u?,|E/  
3. 谐振波导光栅的角响应 5 sX+~Q  
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7o  
4. 谐振波导光栅的角响应 ^~etm  
fb~ytl<  
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   ln6d<; M5  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 [1S|dc>.O%  
K|[*t~59  
1. 用于超短脉冲的光栅 vQ 6^xvk]  
2fL;-\!y(  
, K~}\CR  
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do>wwgr  
RMdk:YvBg  
Fww :$^_ k  
2. 设计和建模流程 3`DQo%<  
S4_YT@VD%  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 n-tgX?1'  
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