[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。 8Bt-  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 h%^kA@3F  
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 单光栅分析 ?~Ed n-"Y  
−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。 Q0; gF?  
−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。 9la~3L_g  
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 系统内的光栅建模 6Vzc:8o>  
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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。 `LU,uz  
−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。 ;<@O^_+  
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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。 a4
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3. 系统中的光栅对准 {=4:Tgw  
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 安装光栅堆栈 c@B%`6kF  
−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）。 .u;TeP  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 K y2xWd8  
 堆栈方向 OjEA;;qq  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 t-(7Q8(  
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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）。 $K fk
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- 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.`J"J0/~  
- 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。 6i9I 4*'  
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 横向位置 =F[,-B~  
−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。 2`U&,,-Mf  
−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。 u.Yb#?  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 h5keYBA  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 7uNI  
 通过组件定位选项。 6yM dl~
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 j5^b~F%  

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 单光栅分析 v>!}cB/6  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 "Oko|3  
 系统内的光栅建模 2U{RA's  
- 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。 Bcon4  
- 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。 kxwm08/|f  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 i~L7h=__  
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5. 光栅级次通道选择 n7uD(cL  
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 方向 /n:fxdhe  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 #8OqX*/  
 衍射级次选择 ,sl.:C4  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 )d`$2D&iY  
- 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。 7Z3qaXPH  
 备注 k8V0-.UL}  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 gNQJ:!  
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6. 光栅的角度响应 e90z(EF?0  
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 衍射特性的相关性 cEu98nP  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 iNSJO
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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。 Mv=;+?z!  
- 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） \RO S
d  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 c'R|Wyf  
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示例＃1：光栅物体的成像 ;A!i V|  
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1. 摘要 nQ~L.V  
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2. 光栅配置与对准 'L/TaP/3  
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3. 光栅级次通道的选择 ,#loVLy  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 (eP)>G]  
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1. 光栅配置和对准 e>.xXg6Zn  
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2. 基底处理 d+'+z %s%  
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3. 谐振波导光栅的角响应 CjGI}t  
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x;Q2/YZ#  
~@;7}Aag  
4. 谐振波导光栅的角响应 I<U 1V<g  
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RI=B(0A  
   76/%Py|  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 [geY:v_B  
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1. 用于超短脉冲的光栅 I j /J  
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K]l)z* I  
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n9^zAcUbAW  
2. 设计和建模流程 \q>,c49a{  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 P}jr 8Z  
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