[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%;oc$0G-3  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 2 yRUw  
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 单光栅分析 0 .ck!"h}  
−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。 :{aiw?1  
−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。 :VX2&*  
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 系统内的光栅建模 QGnUPiD
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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。 perhR!#J  
−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。 bMqFrG  
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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。 ,]tMZ?n8  
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3. 系统中的光栅对准 jT4 m(j  
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 安装光栅堆栈 /Nhc|x6zQ  
−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）。 ~e686L0j  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 sl)]yCD|5  
 堆栈方向 mJsU7bD`  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 {O4&HW%  
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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）。 P}he}k&IR  
- 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 5e^z]j1Yv  
- 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。 USKC,&6&}  
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 横向位置 'wo}1^V  
−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。 `_
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−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。 & z5:v-G?  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 U/-|hfh  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 eyos6Qi  
 通过组件定位选项。 1+xi1w}3a  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 P8 R^46  
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 单光栅分析 /&5:v%L  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ^j2z\yo  
 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。 ogoEtKi  
- 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。 fH%C&xj'&  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 /Y[ b8f  
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5. 光栅级次通道选择 WPPDvB  
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 方向 X&A2:A 6\+  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 |wuN`;gc"  
 衍射级次选择 2c3/iYCKP  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 n%6=w9.%c  
- 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。 U:8cz=#  
 备注 .GvZv>  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 b6'ZVB  
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6. 光栅的角度响应 'r}y{`3M  
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 衍射特性的相关性 r<'B\.#tp>  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 6.vwK3\>~  
- 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。 )b,FE}YX  
- 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） u89Q2\z~"M  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 |2I/r$Q  
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示例＃1：光栅物体的成像 _+ >V(,{G  
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1. 摘要 cgR8+o  
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r`PD}6\  
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2. 光栅配置与对准 K pmq C$  
   K%;=i2:  
J?f7!F:8  
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     vP,$S^7$  
3. 光栅级次通道的选择 #}[NleTVt  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 m|PJwd6  
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1. 光栅配置和对准 e,l-}=5*P  
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2. 基底处理 BxesoB  
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3. 谐振波导光栅的角响应 , jCE hb  
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eCG{KCM~_Z  
4. 谐振波导光栅的角响应 igF<].'V  
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   )<.y{_QUN  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Xl E0oN~{  
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1. 用于超短脉冲的光栅 ?B<.d8i  
4TSkm`iR  
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J@qLBe(v  
2. 设计和建模流程 Fm+V_.H/;  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 I 1Yr{(ho  
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