[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。 :9$F'd\  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 V-Cv,8  
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 单光栅分析 A7%:05  
−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。 v(EEG/~  
−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。 +(C6#R<LI  
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 系统内的光栅建模 ds?v'|  
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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。 N1|$$9G+  
−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。 \ aHVs  
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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。 Vzwc}k*Y  
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3. 系统中的光栅对准 "QWq_R  
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 安装光栅堆栈 {3.r6ZwCn  
−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）。 xv&Q+HD  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 %oq[,h <X  
 堆栈方向 Kwg4sr5"D  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 m<0&~rg   
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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）。 %5A+V0D0'  
- 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 j& <i&  
- 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。 S6AU[ASY.  
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 横向位置 FxVZ[R  
−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。 rwG CUo6Z  
−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。 `$B3X  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 Wh%ucX&  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 e{v=MxO=S  
 通过组件定位选项。 '*k'i;2/1  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 Hv\-_>}K  
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 单光栅分析 4y5UkU9|  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 RhvfC5Hq  
 系统内的光栅建模 k:#P|z$UD  
- 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。 NN1$'"@NL  
- 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。 2w-51tqm  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 q7-L53.x  
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5. 光栅级次通道选择 * C6a?]  
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 方向 A%{W{UP8N  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 3Bx:Ntx<  
 衍射级次选择 C,pJ`:P  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 Wxbq)Z[V  
- 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。 /M*a,o  
 备注 j~e;DO  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 \;mH(-  
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6. 光栅的角度响应 +ke1Cn'[  
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 衍射特性的相关性 acw4
B5]  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Xj5~%DZp  
- 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。 ?&^?-S% p  
- 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） fz3lV  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 "n=vN<8(o  
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示例＃1：光栅物体的成像 a<A+4uXyD  
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1. 摘要 D^-7JbE]  
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2. 光栅配置与对准 ]l(wg]  
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3. 光栅级次通道的选择 <uc1D/~^:  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 {h KjD"?  
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1. 光栅配置和对准 QERU5|.wc  
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B<~U3b  
u?[ q=0.J7  
2. 基底处理 7E@+  
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\)48904^  
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3. 谐振波导光栅的角响应 D)brPMS:o  
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i0s6aAhgJ  
Do]*JO)(  
4. 谐振波导光栅的角响应 "aF8l<1xn  
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X{g%kf,D=  
   %G@5!|J  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 }N*>QR5K  
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1. 用于超短脉冲的光栅 CZEW-PIhj  
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R[J==  
i\H+X   
2. 设计和建模流程 S }>n1F_
 
Fn^C{p^  
E&B{5/rv  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 dS`Bk6Y  
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