[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。 QU)A
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 A_|X54}w&  
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 单光栅分析 wD $sKd  
−通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 tI+P&L"  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 9Pdol!  
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 系统内的光栅建模 JZoH -  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 p+xjYU4^C  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 '2S?4Z  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 Z WhV"]w&  
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3. 系统中的光栅对准 >8w=Vlp  
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 安装光栅堆栈 %xP'*EaM?  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 xn2f!\%p  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 RhSoD.Da  
 堆栈方向 I?Q[ZH:M  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 4inMd![  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 ^:^8M4:  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 #PA 9bM  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 Ab:+AC5{  
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 横向位置 M IR))j;  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 kZ<"hsh,Y'  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 ]E}eM@xdD  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节
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 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 1YvE/<6  
 通过组件定位选项。 {4HcecT  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 tZ_D.syBAc  
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 单光栅分析 1t< nm)  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 #A9rI;"XI  
 系统内的光栅建模 9"b =W@  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 s=83a{#K  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 uu;1B.[b  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 3s$vaV~(a  
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5. 光栅级次通道选择 [^eQGv[S  
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 方向 rtZEK:.#  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 t-VU&.Y  
 衍射级次选择 xw~3x*{  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 N2$uw@s  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 GVUZn//  
 备注 p\ _&  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 <@J0 770  
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6. 光栅的角度响应 &^(4yw(~  
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 衍射特性的相关性 @"O|[%7e  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 K%WG[p\Eu  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 VrnZrQj<  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） agp7zw=N  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 .1A/hAdU  
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示例＃1：光栅物体的成像 ms`U,  
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1. 摘要 ZXC_kmBN/  
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2. 光栅配置与对准 lAJP X  
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3. 光栅级次通道的选择 #R*7y%cO  
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   usR+ZQaA  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 m"GgaH3,  
r2T$ ;m.  
1. 光栅配置和对准 n.OsmCRN;  
L'u*WHj|v  
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@K1'Q!S*  
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JR\KKU  
2. 基底处理 lx:.9>  
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3. 谐振波导光栅的角响应 d'@i8N["{  
ti!kJ"q  
y 'Ah
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mjKu\7F  
4. 谐振波导光栅的角响应 .~X&BY>qP  
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jM:|%o  
   0( q:K6zI}  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 yb!/DaCd  
I(>j"H)cAF  
1. 用于超短脉冲的光栅 oc;4;A-;`c  
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= ( 4l  
QXEz  
9D]bCi\  
lf#5X)V  
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2. 设计和建模流程 >~jl0!2z@  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 BvP++,a&Sa  
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