[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。 is^5TL%@  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 P!{J28dj  
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 单光栅分析 S$a.8Xh  
−通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 n;>
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−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。
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 系统内的光栅建模 vorb?iVf>  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 sX
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−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 OD?y  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 7U
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3. 系统中的光栅对准 m&[(xVM  
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 安装光栅堆栈 !yz3:Yzu  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 [I[*?9}$"  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 jV<5GWq  
 堆栈方向 H)rJ>L  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 %~0]o@LW7  
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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）。 v2YU2-X[  
- 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 SUL\|z`5  
- 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。 xJOp~fKG  
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 横向位置 V-"#Kf9  
−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。 ghk"XJ|  
−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。 ft!D2M  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 s,M]f,T  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 v(,YqT>q@U  
 通过组件定位选项。 -:Q"aeC5  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 JQW7y!Z  
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 单光栅分析 drp< f1`l8  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 59V8cO+qH  
 系统内的光栅建模 .{(gku>g(  
- 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。 -y/Y%]%0  
- 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。 >&T J  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 4OG1_6K  
yXf+dMv
  
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:aD_>,n  
5. 光栅级次通道选择 (T.j3@Ko  
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 方向 6?/f$,v  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 E:P_CDSd]  
 衍射级次选择 K)
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- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ^Jc|d,u;s  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 ^vI`#}?  
 备注 yx7y3TSq  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 
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#zc$cr  
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6. 光栅的角度响应 p`'3
Il3  
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 衍射特性的相关性 `b_n\pf]  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 k40`,;}9  
- 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。 {k']nI.>  
- 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） ?~oc4J*>(  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 1.nYT*  
j% '~l#nw  
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3+!G9T!  
示例＃1：光栅物体的成像 Zy>y7O(,  
o3le[6C/8=  
1. 摘要 880T'5}S :  
G6X5`eLQ  
-I~\  
f;bfR&v  
X$_z"t  
=3GgfU5k  
Q6CVMYT  
2. 光栅配置与对准 fhro"5/4  
   9Wdx"g52_D  
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[`1@`5SL-  
)t$-/8  
VrJf g  
     I8\R7s3  
3. 光栅级次通道的选择 '.7ER  
zSBR_N51  
RZ?abE8  
   *tl;0<n  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 t1!>EI`  
-e_pw,5c '  
1. 光栅配置和对准 D+Z2y1
  
t*Z4&Sy^  
2xv[cpVi  
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QF$s([  
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/sLQdK,  
2. 基底处理 _*wlK;`  
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L!Gpk)}[i  
ziv*4  
3. 谐振波导光栅的角响应 yxi*4R  
~8)l/I=`);  
bMqFrG  
L^Fb;sJYI  
4. 谐振波导光栅的角响应 k:z)Sw  
}RUK?:lEA  
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   9x#Tj/5%  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 yB4eUa!1  
e[db?f2!  
1. 用于超短脉冲的光栅 K#R|GEwr  
Fh}GJE  
vJ>o9:(6  
HcGbe37Xq  
j/1f|x  
)hD77(c  
(XV+aQ\A  
2. 设计和建模流程 |)[&V3+|  
%kuUQ%W1  
AH^ud*3F  
`6v24?z  
3. 在不同的系统中光栅的交换 K}p0$Lc  
VwT&A9&{8  
^$y`Q@-9