[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。 .v=n-k7  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Q"LlBp>t|#  
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 单光栅分析 g'-hSV/@}@  
−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。 ^@'zQa  
−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。 _|{pO7x]oG  
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 系统内的光栅建模 $qoal   
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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。 !83 N#Y_Mz  
−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。 p+2%LYR 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。 ZGd7e.u=  
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3. 系统中的光栅对准 q6 4bP4K  
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 安装光栅堆栈 Ojp|/yd^YL  
−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）。 1Zp^X:(  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 Ao *{#z   
 堆栈方向 U
RyY^+s  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 *^\u%Ir"  
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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）。 v)!^%D  
- 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 H)+wkR!~  
- 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。 UzkX;UA  
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 横向位置 pH?"@  
−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。 /.1h_[K]  
−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。 O~F8lQ  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 {/qq*0wa  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 wOl]N2<  
 通过组件定位选项。 1ZfhDtK(  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 !2=e
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 单光栅分析 !r_2b! dy  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 r1xhplHH@  
 系统内的光栅建模 |uln<nM9  
- 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。 ^/Frg<>'p  
- 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。 Y/n],(t)  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 (wEaw|Zx  
=a./HCF  
j1P#({z[  
^Hv4t  
5. 光栅级次通道选择 JVNp= ikK  
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G(7WUMjl  
 方向 GMoE,L  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 G9a6
$K)b  
 衍射级次选择 |1"n\4$  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 kT4Tb%7KM  
- 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。 K<ok1g'0  
 备注 #ZpR.$`k  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 gLPgh
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{vAv ;m  
SH M@H93  
R9lb<`  
6. 光栅的角度响应 <>6DPHg~  
=!|=Y@  
+d,Z_ 6F  
 衍射特性的相关性 3n=ftkI  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ir3EA'_>N  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 Kh2!c+Mw  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） .Zv uhOn^  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 \#)w$O  
A"~4|`W  
a/H|/CB3  
dgM@|&9*m  
示例＃1：光栅物体的成像 'z3I*[!  
X=i",5;  
1. 摘要 |4|j5<5  
d;O4)8>  
YA%0{Tdxz  
"AUHe6Yv  
5]yby"Z?}  
\J,pV  
mR6hnKa_53  
2. 光栅配置与对准 $^j#z^7  
   uiIS4S_  
El#"vIg(\  
"s5[w+,R  
x 2Cp{+}  
%T'<vw0  
     s+OXT4>+  
3. 光栅级次通道的选择 2h5L#\H"  

`5CuH  
&pZncm  
   mJL=H
  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 -{rUE +  
MGE8
S$Z  
1. 光栅配置和对准 'WQ?%da  
0JM`*f%n  
;_Z[' %  
ErXzKf  
1'"TO5  
T1_>qnSz  
2. 基底处理 k~=_]sLn  
%$CV?K$C  
S{#L7S  
Ek%mX"  
3. 谐振波导光栅的角响应 w=feXA3-S  
&Y3r'"  
'|rhm  
ap|$8G  
4. 谐振波导光栅的角响应 H^r;,Q$9  
Uon^z?0A  
S5>?jn1  
   !rZ r:@  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 rK} =<R  
JsD|igqF-  
1. 用于超短脉冲的光栅 xfK@tLEZ-1  
iw\yVd^]:k  
j;SK{Oq  
VBv|7S  
*9O@DF&*6  
h1REL^!c  
H=v=)cUe[  
2. 设计和建模流程 zW9/[Db  
r"xs?P&/$  
PJ3M,2H1b.  
iV2v<ap.n  
3. 在不同的系统中光栅的交换 PB(I3R9  
v1}9i3Or#  
F0x'^Z}Q;