[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。 "T2"]u<52  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 mj&57D\fq  
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 单光栅分析 %' $o"  
−通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 b>\?yL/%+?  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 r X'*|]  
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 系统内的光栅建模 {sVY`}p|  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 7 <9yH:1  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 0Yl4eB-  
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     `'I{U5;e  
两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 ~]HN9R^&  
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3. 系统中的光栅对准 JL=U,Mr6  
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 安装光栅堆栈 .zg8i_  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 ,Lpixnm]  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 *
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 堆栈方向 1'.7_EQ4T  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 {@W9
3=Vq8  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 7c|bc6?  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 cD*}..-/4  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 k%s_0 @  
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 横向位置 cH' iA.  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 M<O{O}t<  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 {8$=[;  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 x8Loyt_C  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 (*}yjUYLZ  
 通过组件定位选项。 c'uhK8|  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 N`iwC!  
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 单光栅分析 L`f^y;Y.  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 1"Z@Q`}  
 系统内的光栅建模 <q*oV  
- 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。 Z4<L$i;/jN  
- 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。 F+R?a+e  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 pl@O N"=[  
O[tvR:Nh  
FZjHw_pP  
Z;9>S=w!  
5. 光栅级次通道选择 {3;AwhN0H  
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 方向 8fA_p}wp  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Z^ }mp@j>  
 衍射级次选择 f}g\D#`]/  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 zp\8_U@  
- 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< 9  
 备注 DPi_O{W>  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 QXCH(5as  
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6. 光栅的角度响应 "KcA  
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 衍射特性的相关性 r0p w_j  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 d%l{V6  
- 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。 %%(R@kh9  
- 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） wFG3KzEq ~  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 U(~+o  
~y=T5wt  
Gt9&)/#  
9x,RvWTb  
示例＃1：光栅物体的成像 ^C2\`jLMY  
\*=7#Vd  
1. 摘要 pr%nbl  
u2 `b'R9  
j*~T1i
 
6e&>rq6C  
eQQ>  
AwQ?l(iZ"p  
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2. 光栅配置与对准 g{5A4|_7  
   f/CuE%7BR  
C6rg<tCH  
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Df3rV'/~  

R8.CC1Ix  
     Y@PI {;!  
3. 光栅级次通道的选择
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{BKl`1z  
   m3o,@=b  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 LjV]0%j?r  
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1. 光栅配置和对准 =4h+ M$2  
Bn>8&w/P  
&+G"k~%  
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b(9FZ]7S  
#r3l[bKK  
2. 基底处理 .^b;osAU  
Wb S4pdA  
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D%JlbH8  
3. 谐振波导光栅的角响应 G7D2{J{1  
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s3W@WH^.  
eI@ q|"U  
4. 谐振波导光栅的角响应 id$Ul?z8  
q4V7  
jM\*A#Jo5  
   VN%INUi@  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 xU%w=0z<  
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1. 用于超短脉冲的光栅 Z}-Vf$O~  
@^uH`mc  
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Bn!$UUC  
bGorH=pb5R  
w |l1'   
8/K!SpM*d  
2. 设计和建模流程 GtwT  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 HI@syFaJM  
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