[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。 A*R^n}sh  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Nw/  ku  
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 单光栅分析 UA0Bzoky;  
−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。 Lpz>>}  
−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。 c|B
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 系统内的光栅建模 4*#18<u5  
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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。 B=T'5&  
−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。 '$IKtM`L  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 KHu+9eX  
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3. 系统中的光栅对准 Q&ptc>{bH6  
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 安装光栅堆栈 ~i{(<.he  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 9@:2wR |  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 7~%?
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 堆栈方向 (ejvF):|  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 xY8$I6  
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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）。 vjCu4+w($Z  
- 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 <CiSK!  
- 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。 SrJGTuXg  
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 横向位置 ^_W#+>&--  
−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。 "ycJ:Xv49  
−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。 D& i94\vVa  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 4G0m\[Du  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 |4zIfAO  
 通过组件定位选项。 RnE4<Cy  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 6]N;r5n  
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 单光栅分析 70nqD>M4  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 !zpRrx_  
 系统内的光栅建模 0<@KG8@hI;  
- 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。 ~<5!?6Yt  
- 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。 yYYSeH  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ncdKj}  
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5. 光栅级次通道选择 hH3RP{'=  
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 方向 {duz\k2  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 3M7/?TMw{6  
 衍射级次选择 fOGFq1
D  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 itP,\k7>d  
- 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。 qgHWUwr+n  
 备注 KYI/  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 $GcqBg-Hi  
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6. 光栅的角度响应 0i>5<ej,f
 
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 衍射特性的相关性 f~R(D0@  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 8/cX]J  
- 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。 F~W6Bp^W  
- 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） fU}ub2_in  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 [l??A
3G  
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示例＃1：光栅物体的成像 4k1xy##  
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1. 摘要 Qd{CMmx  
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2. 光栅配置与对准 iWkWR"ysy  
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u&vf+6=9Dd  
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     vh%B[brUJ  
3. 光栅级次通道的选择 ,ZNq,$j  
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<n$'voR7]  
   PFjL1=7I  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 'H>^2C iM  
C{rcs'  
1. 光栅配置和对准 ? OM!+O  
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hn@08t G  
"(O>=F&  
2. 基底处理 /,yd+wcW#  
Dz/ "M=  
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{JT&w6Jz  
3. 谐振波导光栅的角响应 (w3YvG.  
W{+2/P
 
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t_$b  
*i%d,w0+  
4. 谐振波导光栅的角响应 4+8@`f>s  
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g!|kp?  
   8
GUX{K  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 %tGO?JMkd  
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1. 用于超短脉冲的光栅 v
k^xT  
F$]Pk|,  
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*g2x%aZWbG  
XRi8Gpg  
4D4j7  
g) jYFfGfH  
2. 设计和建模流程 Svmy(w~m  
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WOap+  
3. 在不同的系统中光栅的交换 /U9"wvg  
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