[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。 E]pDp /D  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 _]< Tv3]RK  
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 单光栅分析 =s:Z-*vy!  
−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。 *b`1+~p_2  
−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。 (ul_bA+  
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 系统内的光栅建模 \XbCJJP  
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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。 WXa<(\S\V  
−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。 SS&G<3Ke  
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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。 lgefTT GX)  
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3. 系统中的光栅对准 QOv@rP
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 安装光栅堆栈 Ee{Y1W  
−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）。 N1JM[<PP  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 <SSkCw  
 堆栈方向 V+$fh2t  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 /!pJ"@  
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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）。 
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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 ? RID4xu!  
- 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。 9bUFxSH  
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 横向位置 j;EH[3  
−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。 ;esOe\zjE  
−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。 |}o3EX  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 ?:i,%]zxC  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Bm+Ca:p%  
 通过组件定位选项。 FlT5R*m  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 sV]I]DR  
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 单光栅分析 A(+%DZ  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 vywpX^KPv  
 系统内的光栅建模 #@P0i^pFTB  
- 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。 vU9:`@beu  
- 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。 "-Wb[*U;  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 D=}\]Krmay  
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5. 光栅级次通道选择 \%&eDE0  
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 方向 wv^n#  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 7\yh<?`V8  
 衍射级次选择 _7'5IA  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 P[tYu:  
- 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。 b8glZb*$  
 备注 #tA/)Jvi  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 l_Zx'm  
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6. 光栅的角度响应 .sD=k3d  
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 衍射特性的相关性 ]88qjKL  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 >~_)2_j  
- 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。 ~EU\\;1Rmq  
- 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） S q{@4F}d  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 z, n[}Q#u  
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R[@}Lg7+v  
示例＃1：光栅物体的成像 <,D*m+BWn  
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1. 摘要 /i#";~sO  
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2. 光栅配置与对准 'xEK0~awD  
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3. 光栅级次通道的选择 [bRE=Zr$Ry  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 _*MK"  
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1. 光栅配置和对准 k81%$E  
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2. 基底处理 w ?*eBLJ(G  
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} `5k^J$x  
3. 谐振波导光栅的角响应 Wky9wr:g  
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Ri~$hs!  
8;r#HtFM  
4. 谐振波导光栅的角响应 hzRKv6  
^\&FowpP  
gu+zfvkcY  
   I]E 3&gnC  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 n,2   
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1. 用于超短脉冲的光栅 kwL|gO1L  
zRou~Kxi  
a[ayr$Hk?  
wjD<"p;P  
Fx|`0LI+C  
*BdH &U  
40pz<-B  
2. 设计和建模流程 U3Z=X TB  
QS5t~rb  
-z0;4O (K]  
Kk6=61}A  
3. 在不同的系统中光栅的交换 &J
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