[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。 9r)5d&,6  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 +oiPj3  
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 单光栅分析 %EVg.k$  
−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。 ry
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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。 "/\:Fdc^  
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 系统内的光栅建模 E]7G4  
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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。 ;j52a8uE'}  
−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。 W>,b1_k c  
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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。 Dljq  
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3. 系统中的光栅对准   ()SG  
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 安装光栅堆栈 I/@Xr  
−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）。 D1Fc7!TV  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 |X_yL3`Zb  
 堆栈方向 hz/5k%%UX  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 =!{dKz-&  
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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）。 #}vcffgZ  
- 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 RZz].Nx  
- 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。 D #A9  
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 横向位置 V&f3>#n\  
−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。 ~o8$/%Oeb/  
−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。 HAU8H'h  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 fNlUc  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 FB</~ g  
 通过组件定位选项。 k r/[|.bq  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 w)}[)}T!  
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 单光栅分析 1 8&^k|  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 \dCdyl6V  
 系统内的光栅建模 *=ALns?y  
- 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。 x2nNkd0h  
- 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。 OgzPX^q/=  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 yqAw7GaBN  
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AAs&wYp8Yh  
5. 光栅级次通道选择 <CH7jbK  
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 方向 . Bv;Zv  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 |M+ !O93  
 衍射级次选择 \?}ZXKuJj  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 DsP+#PX  
- 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。 rv\<Q-uQ8  
 备注 UyvFR@  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 _@HMk"A  

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6. 光栅的角度响应 e0aeiG$/0  
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 衍射特性的相关性 J\Sewg9  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 {o;J'yjre1  
- 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。
o05) I2  
- 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） q3 9RD  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。  9((v.  
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示例＃1：光栅物体的成像 7gvkd+-*  

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1. 摘要 k%.IIVRx  
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2. 光栅配置与对准 ,%D \  
   8Kv=Zp,?`  
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3. 光栅级次通道的选择 %e=BC^VW  
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   8 \%*4L'  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 U Tw\_s  
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1. 光栅配置和对准 U%"v7G-  
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2. 基底处理 w {6kU   
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j<e`8ex?  
11O^)_|c  
3. 谐振波导光栅的角响应 %Q]m6ciAM  
5Z1b9.;.,  
wxN'Lv=R  
3~%9;.I3!  
4. 谐振波导光栅的角响应 K+2<{qwh  
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K-Y;[+#g1o  
   4ZSc'9e9  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 k0Rd:
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1. 用于超短脉冲的光栅 "NMX>a,(  
M9M~[[   
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Hj2E-RwG  
|W:xbtPNy  
2. 设计和建模流程
bM+}j+0  
luY#l!mx3  
8t25wPlx  
!EB<e5}8wK  
3. 在不同的系统中光栅的交换 ViKN|W>T  
6Q"fRXM  
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