[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。 `O[};3O&  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 d+Ek%_  
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 单光栅分析 d\ 1Og\U|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。 9+{G8$Ai  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 w6{TE(]zp  
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 系统内的光栅建模 X@LRsg  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ~,5gUl?Il  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 }DK7'K  
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     b{]z wpf  
两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 i5K[>5  
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3. 系统中的光栅对准 Te}8!_ohyC  
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 安装光栅堆栈 
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−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 !VI]oRgP  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 |(q9"  
 堆栈方向 Y<Fz)dQo  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 A#95&kJpy  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 Gq }U|Z  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 ;o0&`b?  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 s#tZg  
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 横向位置 < 
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−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 nEkR1^30  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 zOa_X~!@  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 x*nSHb  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 <-D0u?8  
 通过组件定位选项。 Hr]h Jc  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 26k LhFS  
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 单光栅分析 ,]cD  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ~tR~?b T  
 系统内的光栅建模 ykX/9y+-s  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 *]VFvh  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 [
.S#rGYk  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 qh2ON>e;  
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5. 光栅级次通道选择 x\s|n{  
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 方向 D6Goa(!9d  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 H+ 0$tHi  
 衍射级次选择 W034N[9  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 0Emr<n  
- 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。 Qe}`~a9P  
 备注 z3K6%rb-  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 $}=krz:r  
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6. 光栅的角度响应 N%"Y  
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 衍射特性的相关性 n1&% e6XhO  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 v%s`~~u%^  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 I]&#Dl/  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） LjUy*mxw  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 W81E!RyP`  
R&Jm +3N  
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示例＃1：光栅物体的成像 +tk{"s^r*  
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1. 摘要 2#<xAR  
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2. 光栅配置与对准 &*7?)eI!i  
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3. 光栅级次通道的选择 \z$p%4`E@  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 )Jk0v_ X  
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1. 光栅配置和对准 Q`rF&)Q5  
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L. EiO({W  
2. 基底处理 ~<k,#^"}X  
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3. 谐振波导光栅的角响应 ??i,Vr@)w  
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g q}I[N  
4. 谐振波导光栅的角响应 >j'ZPwj^  
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   +Wx{:  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 W3;#fa:[L  
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1. 用于超短脉冲的光栅 >zhO7,=,  
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2. 设计和建模流程 x)JOClLr  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 gCN$}  
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