[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。 k%YvJXL  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 mlW0ptp  
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 单光栅分析 F6J,:  
−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。 1O3"W;SR<:  
−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。 OPOL-2<wiy  
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 系统内的光栅建模  =z`#n}v  
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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。 `1k0wT(  
−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。 :ZX#w`Y  
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     [hC-} 9  
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。 V_+XZ+7Lx}  
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3. 系统中的光栅对准 S bI7<_  
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 安装光栅堆栈 K,_d/(T4  
−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）。 3H"bivK
 
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 whFaL}2C  
 堆栈方向 0}v_usP  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 21ng94mC  
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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）。 mz)Z =`hy  
- 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 $}_a`~u  
- 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。 fP 4  
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 横向位置 BhFyEY(  
−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。 o}QtKf)W  
−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。 Ujb7uho  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 Igb@aGA  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 3jx5Lou)&  
 通过组件定位选项。 e:2e5gz  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ;(0<5LQ  
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 单光栅分析 Mzfuthq=@  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 yex4A)n9"'  
 系统内的光栅建模 iH&BhbRu_  
- 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。 67,@*cK3?J  
- 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。 ~# ~XDcc  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 slPLc  
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Hr.7 w  
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5. 光栅级次通道选择 qC|$0  
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 方向 7R4xJ H  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 .|d2s  
 衍射级次选择 $)(K7> P  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 XH
X$Ur9  
- 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。 T1Gy_
G/  
 备注 6|{$]<'  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 F@C^nX9  
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Rq,ST:  
+0&SXhy%y  
6. 光栅的角度响应 7E4Xvg
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)a;RA  
 衍射特性的相关性 /C: rr_4=  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 0/Q"~H?%  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 E]opA$JQ  
- 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） cbHb!Lbg  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 $d[ -feU  
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PNn-@=%  
<;T$?J9  
示例＃1：光栅物体的成像 ~C;1}P%9x  
F~qiNV  
1. 摘要 h_w_OCC&2  
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gJn_Z7MgJ  
_mi(:s(  
xQKD1#y  
n-%8RV  
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2. 光栅配置与对准 9S_N*wC.  
   q1d'L*  
P2Or|_z  
L.]mC!  
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nV$ctdusQ  
     ":o1g5?  
3. 光栅级次通道的选择 -_>g=a@&  
$1(FN+ Mb  
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   x:Nd>Fb  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 |>Xw"]b;  
@|2}*_3\  
1. 光栅配置和对准 SdI/  
E\%'/3o
 
k*;2QED  
N%2UL&w#B  

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1f.xZgO/2  
2. 基底处理 $_.m<  
ElEa*70~g  
gw1| ?C  
h0N*hx   
3. 谐振波导光栅的角响应 .)wj{(>TJ  
CwV1~@{-  
SwDUg
}M~  
>QusXD"L>  
4. 谐振波导光栅的角响应 ;-G!jWt6Zi  
yk5T"#'+  
OoFQ@zE7%  
   <?TJ-  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 MI!JZI$z5  
Wv  
1. 用于超短脉冲的光栅 AlQ!Q)y<@  
C+WHg-l  
Efb S*f5  
;,z^!bD  
IXSCYqoK  
'(/ZJ88JP  
=](c7HEQf  
2. 设计和建模流程 bW`@9 =E  
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YLlw:jN  
,{C(<1  
3. 在不同的系统中光栅的交换 PAe2hJ  
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