[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。 AKk6kI8F  
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!o1{. V9q  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 hy3j8?66  
[*GIR0  
 单光栅分析 `xMmo8u4  
−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。 Ue^2H[zs-  
−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。 $6
e&sDJ  
$hZb<Xz  

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 系统内的光栅建模 kscZ zXv  
Cp` [0v~0  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 T[]2]K[&B  
−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。 ;jS2bc:8a  
SR7$m<0t*  
,7&`V=C  
     B8;jRY  
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。 ?^t"tY  
l?2(c  
3. 系统中的光栅对准 S
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<ZGEmQ  
 安装光栅堆栈 3omFd#EP  
−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）。 J6J[\  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 +aR.t@D+"Y  
 堆栈方向 Z M_ 6A1  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 2[6>h)  
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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）。 |W4 \  
- 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 G8b/eWtP  
- 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。 [!1z; /  
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 横向位置 ,S[,F0"%  
−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。 DID&fj9m  
−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。 9ZFvN*Zf'  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 tVVnQX  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 jyQ
Bx  
 通过组件定位选项。 g-lF{Z  
7xz~%xC.  
x}Qet4vV  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 X{KWBk.1  
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.I\)1kjX  
 单光栅分析 m| 8%%E}d  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 h<;kj#qbb  
 系统内的光栅建模 {T|sU\|Q  
- 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。 L(tS]yWHw  
- 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。 v\7k  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 zWvG];fsN  
@gzm4  
f5D.wSY  
5c6CH k`:  
5. 光栅级次通道选择 $T* ##kyE9  
.s$#: ls?  
dv3+x\`9  
 方向 nTrfbK@  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 b(&~f@%|  
 衍射级次选择 V"":_`1VW  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 E-h`lDoJ  
- 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。 w6tb vhcmU  
 备注 LL3RC6;e  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 K0B J  
mw}obblR  
N,v4SIC@  
z{T
2!w~[  
6. 光栅的角度响应 UJ' +Z6d  
9D74/3b*  
!M:m(6E1  
 衍射特性的相关性 B@!a@0,,_  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 _i [.5  
- 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。 $s2
Ty1  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） *UVjN_na5  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 t6 :;0[j  
*8k`m)h26  
6S?a57;&W  
'Rk~bAX  
示例＃1：光栅物体的成像 w7\:S>;(O"  
M (dVY/ i  
1. 摘要 .XM3oIaW  
L^PZ\OC  
?#]K54?  
!v\m%t|.  
AfvTStwr  
m'1NZV%#  
@(.?e<  
2. 光栅配置与对准 =!NYvwg6;o  
   =DT
n9}u  
GEP YSp  
X70vDoW  
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evm  
p}uTqI  
     u&l2s&i  
3. 光栅级次通道的选择 ;@K,>$ur-  
s%]-Sw9  
W.p->,N  
   }|f\'S  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 )>at]mH  
s<0yQ-=.?N  
1. 光栅配置和对准 jsTb0  
#V-qS/ q"  
FM9b0qE  
g=; rM8W  
yZ
I4%fen  
r5[om$|*  
2. 基底处理 tjkY[  
z2t;!]"'l  
rBs7,h  
pPCxa#OV  
3. 谐振波导光栅的角响应 ~bT0gIc  
7d/wT+f  
P&| =  
,: w~-   
4. 谐振波导光栅的角响应 {d(PH7R  
7=om /  
6f6_ztTL  
   ;~z>GJox  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 =pWpHbB.  
`]]gD EPG{  
1. 用于超短脉冲的光栅
]Ke|wRQD  
Pb} &c  
F-k1yZ?^  
#Vn=(U4}!_  
PGT!HdX#{  
f]$g9H  
3~I<f^K4  
2. 设计和建模流程 DWJ%r"aN  
T'XAcH  
lGG
1d  
#CV(F$\1{  
3. 在不同的系统中光栅的交换 ^1,]?F^  
?O4Dhu  
F&lc8