[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。 E
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 u\L=nCtLby  
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 单光栅分析 pKSn 3-A  
−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。 ;3 N0)  
−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。 4r'QP .h  
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 系统内的光栅建模 j`fQN  
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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。 Uavr>-  
−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。 " Bz\<e&u  
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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。 QNH-b9u>8  
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3. 系统中的光栅对准 DC&3=Nd  
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 安装光栅堆栈 }01c7/DRP<  
−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）。 I:~KF/q  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 cRR[ci34k  
 堆栈方向 \a_75^2  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 K;:_UJ>t  
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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）。 -qI8zs$:5  
- 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 _T96.~Q  
- 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。
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 横向位置 fbTq?4&Q  
−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。 m;_gNh8Ee  
−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。 #[ H4`hZ  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 (6y[,lYH  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 }@)r\t4m  
 通过组件定位选项。 (G>S`B  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 [NxC7p:Lo  
KQf=t0Z=Ce  
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 单光栅分析 s6DmZ^Y%  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。  Kl'u  
 系统内的光栅建模 F@%`(/^TA  
- 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。 z[cs/x  
- 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。 q&DM*!Jq  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 vvTQ!Aa  
B~CdY}UTsj  
[%0{7pz}  
[%uj+?}6O  
5. 光栅级次通道选择 ~E8
L,h~  
=O1py_m  
y6hb-: #1  
 方向 F3?PlH:Y  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 H@'f=Y*D  
 衍射级次选择 eT'Z;ZO  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 hZ[(Ik]*Zd  
- 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。 f?qp*  
 备注 [ ,&O  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 :Rroz]*  
A6?!BB=]  
%w3Y!7+  
ppP0W`p  
6. 光栅的角度响应 N^TE ;BM  
*y0=sG1+D  
KLBX2H2^0  
 衍射特性的相关性 +%~/~1  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 tKX+eA]  
- 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。 J#*%r)  
- 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） *U mWcFoF  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 (a9>gLI0  

ng{"W|  
[0?W>A*h  
s=H|^v  
示例＃1：光栅物体的成像 W^k|*Y|  
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1. 摘要 9 WO|g[Y3  
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2. 光栅配置与对准 V#,jUH|  
   )j+G4  
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c9:8KMF)  
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     _*.ImD  
3. 光栅级次通道的选择 Fz{T;  
mHF?t.y  
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   V^%P}RFMc  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 od-yVE
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1. 光栅配置和对准 \(&UDG$  
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U}R(  
{fI"p;|  
2. 基底处理 Pk{%2\%&2  
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]S 3l' "  
3. 谐振波导光栅的角响应 Y[rRz6.*(  
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"O/ 6SV  
yi;pn Z  
4. 谐振波导光栅的角响应 s3[\&zt  
O?$]/d  
IAi|4,y_L  
   BMO&(g  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 -oT3`d3  
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1. 用于超短脉冲的光栅 LUzn7FZk  
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2. 设计和建模流程 im@QJ:  
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k`BS{,=  
x c|1?AFj  
3. 在不同的系统中光栅的交换 >o1,Y&  
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