[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。 3oj30L.  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 & )Z JT.S  
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 单光栅分析 *fl1 =Rfr  
−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。 nRvV+F0#  
−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。 Gz`Zp "i%0  
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 系统内的光栅建模 <~3@+EEM  
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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。 tP`,Egf"g  
−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。 N52N ^X>  
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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。
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3. 系统中的光栅对准 o4d>c{p  
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 安装光栅堆栈 yQ\c<z^e  
−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）。 yVSJn>l!  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 VPK)HzPG,  
 堆栈方向 \SyfEcSf2v  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 m%akx@{WL  
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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）。 "zfy_h  
- 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 r"^P>8  
- 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。 &rjMGk"&  
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 横向位置 5s8k^n"A  
−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_7a9:2e  
−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。 &!_>J0  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 $5(co)C  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ge*f<#|0U-  
 通过组件定位选项。 !Vy/-N  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 z" 4$mh  
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 单光栅分析 <\Lii0hi!  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 QrDI$p7;'  
 系统内的光栅建模 'jqkDPn  
- 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。 <t\!g  
- 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。 L`3x0u2  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 /GqW1tcO  
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5. 光栅级次通道选择 K8daSvc  
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 方向 H+6+I
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- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 /5pVzv+rm  
 衍射级次选择 Onz@A"  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ZuH@qq\  
- 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。 ?t46TV'G  
 备注 S8 .1%sw  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 7a\at)q/y  
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6. 光栅的角度响应 gLy1*k4  
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 衍射特性的相关性 b"k1N9  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ;2*hN(  
- 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。 g:8k,1y5  
- 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） %=e^MN1  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 rK(TekU
 
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示例＃1：光栅物体的成像 ~+ [T{{  
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1. 摘要 Z}$wvd  
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2. 光栅配置与对准 >=O5=\`  
  
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3. 光栅级次通道的选择  |pgrR7G'  
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   b@X+vW{S  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 FIu|eW+<l  
^J~5k,7jX  
1. 光栅配置和对准 5LaF'>1yY  
[jnA?Ge:  
'u}OeS"f  
C:r3z50  
03Uj0.Z|7  
;suY
 
2. 基底处理 6v?tZ&, G  
:6TLT-B  
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`}.jH1Fx/m  
3. 谐振波导光栅的角响应 #kQ1,P6,(  
{Ri6975  
bUU\bc  
t9~Y ?  
4. 谐振波导光栅的角响应 cB0"vbdO  
y3@m1>]09  
>zX`qv&>  
   lK Ry4~O  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 -[}AhNYK  
HC!5AJ&+}v  
1. 用于超短脉冲的光栅 @Ta0v:Y  
g|Xjw Ti8$  
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BN1,R] *;  
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]?sw<D{  
tS3!cO\  
2. 设计和建模流程 3w&Z:<  
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woUt*G@  
3. 在不同的系统中光栅的交换 ZFC&&[%-sG  
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