[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。 8$ #z>  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 asLrXGGyT  
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 单光栅分析 g)|vS>^~  
−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。 y*US^HJOZ  
−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。 Ip)u6We>I  
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@M'qi=s*  
 系统内的光栅建模 <X1lq9 lW  
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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。 &%qDi_UD  
−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。 X(3| (1;sV  
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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。 3Lq9pdM>2@  
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3. 系统中的光栅对准 {d0-.  
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 安装光栅堆栈 2efdJ&eIV  
−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）。 khD)x0'b  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 t+]1D@hv  
 堆栈方向 #:/27  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 #Er"i  
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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）。 t*A[v  
- 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 M5t.l(  
- 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。 n~}[/ly  
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 横向位置 m.! M#x2!  
−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。 1sonDBd0@;  
−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。 h{$k%YJ?  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 =l${
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 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ]*lZFP~  
 通过组件定位选项。 z9g6%RbwX  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 BT_XqO  
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 单光栅分析 0chpC)#Q3;  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 B, H9EX  
 系统内的光栅建模 k`|E&+
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- 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。 xa<KF  
- 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。 c_M[>#`  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Hs:zfvD  
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5. 光栅级次通道选择 e.%I#rNI  
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 方向 Q@>1z*'I  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Pc< "qy  
 衍射级次选择 wQjYH!u,YZ  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 C7*YZe  
- 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。 \=im{(0h  
 备注 _X;,,VEV!  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 V&vG.HAT  
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6. 光栅的角度响应 t!6uz  
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 衍射特性的相关性 UXdc'i g  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 x$n.\`f0  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 V;"2=)X  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） I *sT*;U  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 g'7\WQ  
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示例＃1：光栅物体的成像 1Td`S1'#yg  
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1. 摘要 8~R.iqLoX  
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Z$KyK.FUU  
i7r)9^y  
)$9wKk\F  
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~K3Lbd| r  
2. 光栅配置与对准 g|?}a]G  
   xW5`.^5  
#-G@p  
R=E4Sh  
 ~,&8)1  
% R25, V  
     8w:mL^6x  
3. 光栅级次通道的选择 (:`4*xK  
@S}j=k  
W$SV+q(rT  
   lqL5V"2Y  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 H+Bon=$cE!  
Ji9o0YR  
1. 光栅配置和对准 H7&y79mB  
ro<w8V9.a  
f&^}yqmuE  
*qSvSY*  
wdBBx\FP  
ojf6@p_  
2. 基底处理 U+B"$yBR  
~zac.:a8  
juWXB+d2Y  
__$;Z  
3. 谐振波导光栅的角响应 ^[m-PS(
 
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m  
uchQv]VB  
Tb?XKO,  
4. 谐振波导光栅的角响应 [9Rh"H;h  
)z74,n7-  
 wk8fa  
   gsM$VaF(  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 VpHwc!APq  
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1. 用于超短脉冲的光栅 tg#jjXV\0p  
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2. 设计和建模流程 DeF`#a0E  
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pn(i18x  
i7h^L)M  
3. 在不同的系统中光栅的交换 !\%JOf}  
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