[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。 G]]"Jc  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 DCsamOA~  
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 单光栅分析 sLKk1A  
−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。 HNJR&U t  
−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。 ~<N9ckK  
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-F. c<@*E  
 系统内的光栅建模 _sb~eB~<(  
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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。 zG0]!A  
−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。 F50l->F2&  
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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。 xH\!j  
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3. 系统中的光栅对准 }qw->+nD  
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 安装光栅堆栈 "S]G+/I|iw  
−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）。 +CVB[r#hu  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。
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 堆栈方向 CnpQdI  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 GlHP`&;UH  
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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）。 85f:!p  
- 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 v8YF+N  
- 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
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 横向位置 xHCdtloi?I  
−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。 e^<'H  
−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。 'yosDT2{#  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 <PFF\NE9  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 G|*&owJ  
 通过组件定位选项。 v
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 (q0vql  
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 单光栅分析 L PS,\+  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 *;(^)Sj4Q  
 系统内的光栅建模 
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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。 2FW"uYA;6  
- 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。 52 *ii  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ;[79Ewd#$  
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5. 光栅级次通道选择 ?yxQs=&-q~  
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 方向 s3T7M:DM4  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 sq;!5qK  
 衍射级次选择 eIEL';N6  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 p>O/H1US;  
- 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。 o*artMkG  
 备注 %-]a[qf3  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 oY5`r)C7  
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6. 光栅的角度响应 \>>P
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 衍射特性的相关性 kh{3s:RQfC  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 6" <(M@
 
- 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。 kt0xR)gU  
- 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） ahIDKvJ4  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 UM#.`  
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示例＃1：光栅物体的成像 2NJ\`1HZ\  
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1. 摘要 Bu&9J(J1  
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Q)r6V:  
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2. 光栅配置与对准 dHTx^1  
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     _{;_wwz  
3. 光栅级次通道的选择 7)Vbp--b#  
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."=p\:^j*  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 ~@Q]@8Tv\  
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1. 光栅配置和对准 8PH4v\tJEK  
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A7%/sMv  
2. 基底处理 UOf\pG  
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3. 谐振波导光栅的角响应 ZAU#^bEQB  
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c AO:fb7  
4. 谐振波导光栅的角响应 >;hAw!|#  
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   UWqD)6  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Fz,jnV9=j  
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1. 用于超短脉冲的光栅 1=z[U|&R  
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2. 设计和建模流程 isd-b]@:Lc  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 eBnx$  
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