[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。 6{,K7FL  
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J,77pf!B  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 \Z7([Gh  
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 单光栅分析 O+UV\  
−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。 E?c{02fu  
−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。 &j
~|3  
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 系统内的光栅建模 { ves@p>?  
*~lgU4  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Ns(L1'9=  
−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。 =='{[[J  
GVHfN5bTqn  
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     '2qxcco  
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。 94k)a8-!  
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3. 系统中的光栅对准 +qW w
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 安装光栅堆栈 Hk~ gcG  
−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）。 8UY=}R2C
  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 :,z3:PL  
 堆栈方向 TWR#MVMI  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 'Tan6Qa  
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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）。 sq6%=(q(?  
- 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 "qP^uno  
- 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。 :iOHc-x
 
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V<7K!<g)b  
{s^ryv_}  
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 横向位置 R{Kd%Y:2Y  
−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。 /zP)2q^  
−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。 VOK$;s'9}  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 4l!Yop0h  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 a:%5.!Vd  
 通过组件定位选项。 |ukdn2Q  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 {S:3 FI  
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8\V>6^3CD$  
 单光栅分析 cyP*QW
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- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 JO6vzoS3  
 系统内的光栅建模 Gv nclnG  
- 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。 @`+$d=rO`  
- 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。 |iJZC  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 h _7;UQH  
M=abJ4  
=v`&iL~m  
h|uP=0   
5. 光栅级次通道选择 :-@P3F[0  
Tvw2py q  
adr^6n6v  
 方向 CZ%"Pqy&1L  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 #YYvc`9  
 衍射级次选择 ao5yW;^y  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 )n[Mh!mn  
- 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。 wQS w&G  
 备注 jL).B&  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 $>s@T(  
LmdV@gR  
[_G0kiI}W"  
FT<*  
6. 光栅的角度响应 Gz5@1CF  
f#Oz("d  
MC)W?  
 衍射特性的相关性 0bL=l0N$W  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 m]}"FMH$  
- 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。 OxGCpbh*7o  
- 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） Wv/5#
_  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 "EkO>M/fr  
(gC^5&11  
WWD@rnsVf  
$,#IPoi~X  
示例＃1：光栅物体的成像 WY~[tBi\  
eV+wnE?SB5  
1. 摘要 s/0FSv x  
I2!HXMrp  
0]0M>vx u  
N^`Efpvg  
/j\TmcnU^  
0=zS&xM  
:@A;!'zpL  
2. 光栅配置与对准 S2SQ;s-t_  
   |i}g
7  
TBfl9Q  
YVp0}m  
!@1!ld  
\)kAhKtG  
     ?S:_J!vX{  
3. 光栅级次通道的选择  o*1`,n  
JY8pV+q @=  
3H%WB|  
   ${eh52)`  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 <"%h1{V  
h;[Ncj]  
1. 光栅配置和对准 ToM*tXj  
[+7X
&B  
)`7h,w J[1  
Z}StA0F_  
D+PUi!  
hG3Lj7)UH  
2. 基底处理 ~,7R*71  
r26Wysi~%  
~Nh7C b_  
YL0RQa  
3. 谐振波导光栅的角响应 M_I\:Q  
w2AWdO6  
}CqIKoX.  
!PbFo%)  
4. 谐振波导光栅的角响应 <2A'   
X/749"23  
Rx2|VD  
   {Vu:yh\<  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 6E4L4Vb  
&>t1A5  
1. 用于超短脉冲的光栅 /omVMu  
IDZn,^  
_ RT}Ee}Y  
M/;g|J jM  
Z`MQ+  
NebZGD2K  
8G<.5!f7`N  
2. 设计和建模流程 Pw.+DA  
/V
c!N)  
-&tiM v  
Vd~k4  
3. 在不同的系统中光栅的交换 <{uIB;P  
Jq)k?WS  
Y [S^&pF