[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。 /YZr~|65  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 spt6]"Ni  
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 单光栅分析 8C*c{(4  
−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。 5H*\t 7  
−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。 _lamn}(x0  
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L*YynF  
 系统内的光栅建模  Vh_P/C+  
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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。 Zl^\Q=*s  
−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。 Wk)OkIFR  
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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。 7pe\M/kl  
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3. 系统中的光栅对准 OX\A|$GS  
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 安装光栅堆栈 |5lk9<z  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。  #1OOU  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 <g$~1fa  
 堆栈方向 ;U-jO &  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 aDU<wxnSvO  
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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）。 x(1:s|Uyp{  
- 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 ~E17L]ete  
- 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。 fU/>z]K  
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 横向位置 Q'=x|K#xj  
−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。 d3\qKL!~  
−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。 EJMM9(DQ7  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 <M+|rD]oc  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ,Lr.9I.  
 通过组件定位选项。 Kp%2k^
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 d;boIP`M;  
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 单光栅分析 01t1Z}!y  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 +$ 'Zf0U  
 系统内的光栅建模 D4eDHq  
- 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。 oB(?_No7  
- 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。 u^^[Q2LDU}  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 NcBIg:V\c  
rV` #[d  
DX#Nf""Pw  
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5. 光栅级次通道选择 p|U?86t  
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YvaK0p0Z  
 方向 'OITI TM  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 3dg1DR;  
 衍射级次选择 .s?L^Z^  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 _>&X\`D  
- 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。 =W(Q34  
 备注 - YEZ]:"  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 q+yQwX{  
V(H1q`ao9  
BtkOnbz8X  
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6. 光栅的角度响应 ^UP`
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 衍射特性的相关性 p_RsU`[  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ;AG8C#_  
- 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。 01 }D,W`  
- 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） Cj
n#00  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 %z=le7  
S
|Q@:r"  
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示例＃1：光栅物体的成像 =x/X:;)>  
R$R*'l  
1. 摘要 \j$&DCv
 
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S\CCrje  
N=V==Dbu-  
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2. 光栅配置与对准 AP3a;4Z#  
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3. 光栅级次通道的选择 pIc#L>{E  
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   &)Q
X7*H  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 KqHyG  
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1. 光栅配置和对准 _qF+tm  
Lc}y<=P@  
p'Y^X  
 CT&|QH{  
i}cRi&2[  
8=!D$t\3  
2. 基底处理 L
c}LGq!  
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Q-(zwAaE
 
3. 谐振波导光栅的角响应 ,<.V7(|t)  
&j;wCvE4+  
Q3 ea{!r  
W<'m:dq  
4. 谐振波导光栅的角响应 zOJ%}  
&1Ok`_plO  
Kf3"Wf^q   
   =0 #OU  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Lw1Yvtn  
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1. 用于超短脉冲的光栅 )Om*@;r(  
d z|or9&  
BT !^~S%w  
1Yq!~8  
b1cy$I  
9i:L&dN  
F~-(:7j
 
2. 设计和建模流程 @@f"%2ZR[  
e1yt9@k,  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 /'SNw?&  
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