[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。 nmo<t]  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述
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 单光栅分析 jd.{J{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。 T)Y{>wT  
−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。 oBS m>V
 
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 系统内的光栅建模 _j\GA6  
]5O]=^ u0  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 RW`j^q,c3  
−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。 ^7Rc\  
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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。 C+L_f_6]  
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3. 系统中的光栅对准 O#@G .~n?  
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 安装光栅堆栈 6}cN7wnm j  
−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）。 *Y':raP  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 e?7Oom  
 堆栈方向 HfPu~P  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Bwc_N.w?3  
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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）。 oCxy(q'y  
- 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 yBRYEqS+  
- 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。 MW2{w<-]7  
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 横向位置 n52Q-6H  
−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。 G ?Hx"3:?  
−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。 cN:dy#  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 u[HamGxx$u  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 hkB|rhJgm  
 通过组件定位选项。 ]1 jhy2j  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 T0{X,  
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 单光栅分析 Gl%N}8Cim  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 d2?#&d'aq  
 系统内的光栅建模 s o7.$]aV  
- 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。 6Nws>(Ij  
- 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_Gc_eT  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 N F,<^ u  
F/cA tT.M?  
?vfZ>7Q  
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5. 光栅级次通道选择 B- D&1gO  
S%jW}v';  
Jflm-Hhsf  
 方向 -\7_^8 am  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 @)C.IQ~  
 衍射级次选择 [$c"}=g
[+  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 [1mEdtqf*  
- 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。 [tRb{JsUd  
 备注 ME66B
Wg{  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 I+,CiJ|4  
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uvAJJIae'  
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6. 光栅的角度响应 ~)VI`36X  
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eM@xs<BR  
 衍射特性的相关性 S!n?b|_  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 {.?pl]Zl6  
- 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。 fRT4>So  
- 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） ,pY:kQ  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 kE:{#>[Uz  
B}"V.Msv/  
wD:2sri  
4bcd=a;  
示例＃1：光栅物体的成像 kS?CKd9by  
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1. 摘要 ;E
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vOLa.%X]h  
fwiP3*j+Nn  
|+KwyHE`9  
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2. 光栅配置与对准 $U7#3-'  
   *U}ztH-+/  
1=,y+Xpw  
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B*Ey&DAV  
     nW} s  
3. 光栅级次通道的选择 $$uMu{?0i  
IT)3Et@Y  
1J72*`4OK  
   I~6 o<HO  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 6B*#D.fd*  
r6R@"1/  
1. 光栅配置和对准 B,&QI&k`~  
7>f"4r_r6<  
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lD, ~%  
j@w1S[vt  
~A1!!rJX  
2. 基底处理 ~@)s)K  
2Y<]X7Ch:  
@OGG]0 J  
4 R(m$!E!  
3. 谐振波导光栅的角响应 |2%|=  
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4. 谐振波导光栅的角响应 "<{|ni}  
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示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 "DA%vdu  
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1. 用于超短脉冲的光栅 <,rOsE6  
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2. 设计和建模流程 Kvo&_:  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 ;>f\fhi'  
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