[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。 o5PO=AN  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 +TL%-On  
JPHL#sKyz  
 单光栅分析 ~G&dqw/.-U  
−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。 Dml;#'IF3  
−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。 u c)eil  
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 系统内的光栅建模 RbnVL$c  
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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。 jB2[(  
−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。 nR~@#P\  
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     (%6P0*  
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。 %[TR^Th6
 
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3. 系统中的光栅对准 ;[DU%f  
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 安装光栅堆栈 ]%H`_8<gc  
−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）。 >+1duAC  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 U7F!Z( 9  
 堆栈方向 tcI*a>  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 !e<^? r4  
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X+9>A.92  
 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）。 3nQ`]5.Q w  
- 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 qyTU8Wp  
- 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。 ~36!?&eA8  
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 横向位置 Bwxd&;E  
−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。 gwMNYMI  
−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。 P= NDS2  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 lL3U8}vn  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 bY:x8fl  
 通过组件定位选项。 q0vQa  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ^09,"<@k  
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 单光栅分析 DvvK^+-~  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 TC*g|d @b  
 系统内的光栅建模 f]CXu3w(J  
- 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。 wIt}dc  
- 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。 li.;IWb0+)  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 } q8ASYNc  
UaeXY+O  
Iefn$  
e9B064  
5. 光栅级次通道选择 6i/(5 nQ  
5\nAeP  
|CyE5i0  
 方向 ~4'$yWG  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 rey!{3U  
 衍射级次选择 evmeqQG=  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 > ~O.@|  
- 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。 Q~Wqy~tS
 
 备注 R6->t #n,  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 &6VnySE?  
]/L0,^RI  
6'f;-2  
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6. 光栅的角度响应 K
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y:uE3Apm  
tCt#%7J;a  
 衍射特性的相关性 <a3WKw  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 5{,<j\#L  
- 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。 (tW`=]z-<  
- 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） ~P-mC@C  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ox.F%)eQ  
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(ToUgVW1N  
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示例＃1：光栅物体的成像 1'8YkhQ2a  
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1. 摘要 fk-RV>yr  
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2. 光栅配置与对准 w0unS`\4  
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     6Kz,{F@  
3. 光栅级次通道的选择 lp8v0e
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v5KmT  
   X@F
N|Rdh  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 Ax}JLPz5'  
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1. 光栅配置和对准 Flb&B1  
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BJ(M2|VH  
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R|BG  
2. 基底处理 /qw.p#  
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3. 谐振波导光栅的角响应 P!k{u^$L  
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4. 谐振波导光栅的角响应 6W UrQFK  
P0b7S'a4!  
QmIBaMI#  
   3;Fhg!ZO  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ~Cjn7  
I2Yz#V<%ru  
1. 用于超短脉冲的光栅 &kw@,];4Z  
k VQ\1!  
Ga'swP=hf  
:Ux_qB  
Af{"pzY  
E4xa[iZ  
#LOwGJ$yVz  
2. 设计和建模流程 bN@ l?w  
as=LIw}Q4  
4X|zmr:A  
CJI~_3+K  
3. 在不同的系统中光栅的交换 xkR0  
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