[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。 Te`Z Qqb  
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L]o 5=K  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 'kW'e  
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 单光栅分析 q9j9"M'  
−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。 (,<
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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。 P=K+!3ZXo  
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 系统内的光栅建模 fu/v1Nhm  
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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。 fDmGgD?  
−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。 4 |$|]E  
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     #NM.g  
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。 ms'!E)  
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3. 系统中的光栅对准 "M*Pt
 
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 安装光栅堆栈 jP6;~[rl  
−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）。 CCJ!;d;&87  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 hS4Ljyeg  
 堆栈方向 rIz"_r  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Qc2_B\K^  
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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）。 |5SYKA7CS  
- 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 X]q,A5g  
- 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。 372ewh3'  
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P)~PrTa%  
2 @g'3M  
 横向位置 4 Yq|Z  
−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&93QN0  
−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。 4NxtU/5-sU  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 H"8+[.xBh  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ANh5-8y  
 通过组件定位选项。 e
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 %k#Q)zWJ  
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 单光栅分析 VmrW\rH@  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 @Nb&f<+gi  
 系统内的光栅建模 fL4F ~@`9l  
- 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。 M:h~;+s  
- 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。 +`Bm  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 A(#hyb#  
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d-z  
5. 光栅级次通道选择 1tG,V%iCp  
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 方向 Nzz" w_#  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Bsw5A7,-  
 衍射级次选择 !8ub3oj)  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 M")v ph^  
- 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。 2a2C z'G  
 备注 E]6C1C&K  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 *nDyB.(  
uY5&93R  
yB(^t`)}N  
I'G$:GX  
6. 光栅的角度响应 _I+#K M  
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nn$,|/  
 衍射特性的相关性 |/zE(ePc{  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 iNf+ -C3  
- 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。 9}t2OJS*h"  
- 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） gPY2Bnw;l  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 HKx2QFB  
\(jSkrrD  
f;#hcRSH  
6w<jg/5t  
示例＃1：光栅物体的成像 $I!vQbi  
u*Eb4  
1. 摘要 k2N[B(&4J  
71nXROB  
h9LA&!  
;i
d0|x  
ge?1ez2  
21M@z(q*  
om$)8'A,l  
2. 光栅配置与对准 mYXe0E#6  
   u\-xlp?"o  
HS]|s':  
Q&^ti)vB  
>f4H<V-  
+mE y7qM  
     Rer\='  
3. 光栅级次通道的选择 %7pT\8E5  
4&~1|B{Z  
zS18Kl  
   bTE%
p0  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 cD Z]r@AQ  
E"&fT!yi  
1. 光栅配置和对准 " GkBX  
G/\t<>O8o  
l~Hs]*jm  
V9NE kS  
2ksX6M3kY  
I0sd%'Ht?  
2. 基底处理 { :'#Ts<  
_/MHi-]/.  
`] ;*k2  
X0+$pJ60  
3. 谐振波导光栅的角响应 Vq2d+ ,fb  
?@6N EfQf  
5X4; (Qj  
|"?0H#  
4. 谐振波导光栅的角响应 +rfw)c'  
_dVzvk`_R  
E$=!l{Ms  
   W'eF | hu  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 b;`gxXeL  
u.x>::i&  
1. 用于超短脉冲的光栅 v1<3y~'f  
,]\L\V  
AK%`EsI^  
(e6JI]tz{  
\"{+J  
%WiDz0o  
^.aFns{wv  
2. 设计和建模流程 f/&gR5  
`WGT`A"  
_Je<_pl!D  
o(Yfnnuy  
3. 在不同的系统中光栅的交换 d}j%.JJK  
v8W.84e-  
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