[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。 pDJN}XtjT  
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g:xg ~H2  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 5-k gGO
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0%;| B
 
 单光栅分析 Anpp`>}N  
−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。 trjeGSt&  
−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。 |+JO]J#bc  
Z%LS{o~LK.  
8''1H<f
 
 系统内的光栅建模 4 #KC\C  
.I]v D#o  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 d(d3@b4Ta  
−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。 7QZyd-  
>Di`zw~  
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     /X0<2&v  
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。 !>!jLZ0  
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3. 系统中的光栅对准 -:Fr($^  
i$}G[v<4  
7<(U`9W/q  
 安装光栅堆栈 #K$0%0=M  
−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）。 q o-|.I  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 TNeL%s?B3  
 堆栈方向 zL50|U0H  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 $Jn.rX0}$  
Y#-c<o}f  
vl}}h%BC  
X}h}3+V  
F.(e}EMyNh  
 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）。 1cMdoQ  
- 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 =>Z4vWX*  
- 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。 QkTU@T6>o  
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#Q_<eo%lI*  
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 横向位置 4\ )WMP  
−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。 ts@e ,  
−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。 ,,IK}  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 =*6frC~  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 (r'NB  
 通过组件定位选项。 N>P" $  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 Aq(,  
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U.VCSn  
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 单光栅分析 i*
09m^r  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 u8<Fk !  
 系统内的光栅建模 eISHV.QV  
- 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。 lD_iIe~c  
- 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。  %\B?X;(  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 6 {3ql:  
#a8i($k{e  
-A:'D8o#f  
,s@S`KS0  
5. 光栅级次通道选择 xB
w ua;  
lfwBUb  
SokU9n!  
 方向 {@-tRm&  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 )D]LPCd[  
 衍射级次选择 5:EE%(g9  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 )^E6VD&6  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。  f|yq~3x)  
 备注 REk^pZ3B  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 XFww|SG$  
S|IDFDn  
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5(Xq58nhxI  
6. 光栅的角度响应 g^\>hjNX  

x_4{MD^%  
J+hifO  
 衍射特性的相关性 (1Jc-`  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 . vea[  
- 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。 BT5~MYBl  
- 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） o
7&q  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 oT}Sh4Wt.  

zfGr1;  
~@D!E/
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O0mQHpi:  
示例＃1：光栅物体的成像 OnE~0+  
2-"`%rE  
1. 摘要 cn_*,\}  
FvBnmYnW  
GsE =5A8  
(*!4O>]  
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33  
?T[K{t;~jo  
@=l.J+lh  
2. 光栅配置与对准 P?iQ{x}w~  
   \Q,5Ne'o  
_eaK:EW  
FWyfFCK  
45Q#6BtE  
I{u+=0^Y  
     DEKO]i  
3. 光栅级次通道的选择 kmsgaB7?  
DEpn>   
B]cV|S|  
   I;?np  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 JB!KOzw  
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1. 光栅配置和对准 ,V=]QHcg  
IeE6?!,)  
*3!ixDX[r  
"& q])3h=  
zLVk7u{e  
AjO|@6  
2. 基底处理 K6oQx)|  
aw'o=/a8  
Kdb:Q0B  
CLY>M`%?+p  
3. 谐振波导光栅的角响应 vtf`+q  
* n>YS  
( ESmP  
14rX:z  
4. 谐振波导光栅的角响应 17;qJ_T)  
gS^Y?  
o_%gFV[q  
   Y\7/`ty  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 AU
H_~SY  
NpxND0  
1. 用于超短脉冲的光栅 >W@3_{0  
83YQ c  
tp=/f !bv  
Yu9.0A_) :  
$8Y|&P  
6ALUd^  
4>I;^LHn  
2. 设计和建模流程 PsoW:t  
3gU*,K7  
Ewczq1%l:  
:l?/]K  
3. 在不同的系统中光栅的交换 5NAB^&{Z<X  
fIg~[VN"  
Z%O>|ozpq