[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。 6EZ1YG}  
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z2.*#xTZn  
P&,hiGTDi  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 9e-*JYF]C  
K/Sq2:  
 单光栅分析 XynU/Go,  
−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。 cJSVT8  
−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。 Gee~>:_Q{J  
"$]ls9-%n  
nZ&T8@m  
 系统内的光栅建模 @l)\?IEF@f  
&K+  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ~."!l'a  
−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。 k
{?!O\yY  

n}=rj7  
N&?T0Ge;  
     g'KzdG`O0  
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。 E!dz/.  
qo)Q}0  
3. 系统中的光栅对准 _yiRh:  
ht2 f-EKf{  
Qk+=znJ  
 安装光栅堆栈 j.<:00<  
−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）。 $Z,i|K;  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 t8t}7XD   
 堆栈方向 A<mj8qz  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 txj wZ_p  
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Sjw2 j#Q  
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UaH26fWs  
 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）。 N-XVRuv  
- 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 kw6cFz  
- 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。 r hiS  
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l#X=]xQf  
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 横向位置 f0/jwfL  
−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。 UN-T^  
−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。 >]:N?[Y_~}  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 $?[1#%  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 TTeAa  
 通过组件定位选项。 X!,#'&p&  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 zY]Bu-S3  
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 单光栅分析 R#"U/8b>z  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ]jHgo](%  
 系统内的光栅建模  ]#Y|   
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 .tZjdNE(h  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 DkDw>Nx<rs  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 T[i7C3QS  
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(iHf9*i CV  
(! xg$Kz@  
5. 光栅级次通道选择 [>b  '}4  
u&1j>`~qJ  
,"P5D&,_  
 方向 ."~7 \E> t  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 4y|xUO:  
 衍射级次选择 s,1pZT <E  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 @m
+pr\h(  
- 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。 skk-.9  
 备注 n%83jep9  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 @?<N +qdH>  
mtSNl|O&{  
s,eld@  
Fv?R\`52u  
6. 光栅的角度响应 ^m6k@VM  
}u(d'9u  
)z]q"s5 Y  
 衍射特性的相关性 anH
BySI3  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 >$7wA9YhL  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 "wT~$I"  
- 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） Ov$N"  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 (t]lP/  
uvu**s  
o~i]W.SI(  
o7_MM
eQ4  
示例＃1：光栅物体的成像 ?RgU6/2  
jw:4fb  
1. 摘要 A2g"=x[1@K  
O ,Pl7x%tK  
"|.+L  
AJ;u&&c4C\  
7&;[an^w  
 At`1)  
TEaD-mY3  
2. 光栅配置与对准 es.\e.HK  
   "TBQNWZ  
l}2%?d  
jSeA%Te  
}S~ysQwT  
3bg4#c  
     'k-u9  
3. 光栅级次通道的选择 !wLH&X$XT  
mV:RmA  
<?q&PCAn^  
   R,d70w (_  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 LyJTK1]#  
9A/Kn]s(jj  
1. 光栅配置和对准 M`9orq<  
Vq\..!y  
0j a  
dI#8CO  
!LHzY(  
a'_MhJzs  
2. 基底处理 5`{|[J_[  
9Sx<tj_4P{  
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4WXO\  
YA^wUx  
3. 谐振波导光栅的角响应 `5k6s,  
bMqu5G_q  
h30QCk  
4i[v ew  
4. 谐振波导光栅的角响应 .gM>FUH3L  
jM3Y|}+  
.q_uJ_qu-  
   r?5@Etpg  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 dVsAX(  
9Th32}H  
1. 用于超短脉冲的光栅 }Ll3AR7\  
Z!*8JaMT  
? !oVf>  
ga{25q}"  
A/$K
A'jX  
T}w*K[z $  
@Q$/eL  
2. 设计和建模流程 9?g]qy,1)  
"x:)$@  
Z5*(W;;  
(Qx-KRH  
3. 在不同的系统中光栅的交换 5|6z1{g8  
86^ZY
h  
mf*9^}l+Zn