[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。 _`QMEr?  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ArX*3
 
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 单光栅分析 A+Je?3/.  
−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。 X+emJ&Z$@  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 K'e!BZm6Q  
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 系统内的光栅建模 \iEJ9V  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 79Q,XRWh|  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 xop\W4s_  
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     ZMyd+C_P2  
两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 aM[fag$c  
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3. 系统中的光栅对准 Tig6<t+Q  
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 安装光栅堆栈 )Knsy  
−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）。 g5Hsz,x  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 N/^[c+J  
 堆栈方向 f}FJR6VO  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 8^-g yx'  
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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）。 wAb_fU&*  
- 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 C$c.(5/O  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 lgAE`Os  
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 横向位置 f;ycQc@f  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 ~0.@1zEXj  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 Ox/va]e7"  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 }% |GV  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 R91u6r#  
 通过组件定位选项。 C$B?|oUJc  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 9Bmgz =8  
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 单光栅分析 Fn%:0j  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 wY}+d0Ch  
 系统内的光栅建模 {la^useg[  
- 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。 t!Av[K  
- 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。 l}c<eEfOy"  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 &l|B>{4v  
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N=L urXv  
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5. 光栅级次通道选择 %s)E}cGH  
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X!_OOfueP8  
 方向 #wm)e)2@  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 &q` =xF  
 衍射级次选择 !8s:3]  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 /3Gv51'  
- 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。
IweQB}d  
 备注 qC|re!K  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 %F/tbXy{  
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6. 光栅的角度响应 ,wEM  
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Ul@'z|  
 衍射特性的相关性 y! 1NS  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 <?n
r"V  
- 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。 6<~y!\4;F  
- 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） )*JTxMQ  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 EX5kF  
1!NaOfP;@  
BR%:`uiQ<  
]V]o%onW  
示例＃1：光栅物体的成像 5Np.&  
=UP)b9*h  
1. 摘要 |O+binq  
&boBu^,94  
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6%xl}z]o  
Z,&ywMm/G  
bcE DjLXq  
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2. 光栅配置与对准 _0`O}  
   Stw6%T-  
8ksDXf`.  
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?k?Hp:8?=  
8+W^t I  
     /][U$Q;Ke  
3. 光栅级次通道的选择 S9BJjo  
u@3w$"Pv1  
=w5w=qB  
   8YJ({ Ou_  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 i xyjl[G  
;Os3 !  
1. 光栅配置和对准 BW;u?1Xa  
}?^G=IP4(  
0.5_,an3  
~!OjdE!u  
-|kDa1knA  
f<'C<xnf  
2. 基底处理 G#*;3X$  
;vx9xs?6  
%"6IAt  
G#C)]4[n  
3. 谐振波导光栅的角响应 StVv"YY  
s5dh]vNN  
'37b[~k4  
koU.`l.  
4. 谐振波导光栅的角响应 b,W'0gl  
8K/lpqw  
Ww~0k!8,t  
   5W48z%MN  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Z-?9F`}  
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RD  
1. 用于超短脉冲的光栅 CAA~VEUL  
!|/fVWH  
[`lAc V<  
;a`X|N9  
>A/=eW/q  
\v_C7R;&  
ik*_,51Zj  
2. 设计和建模流程 JNz0!wi  
`dZ|}4[1  
$%-?S]6)  
mI%/k7:sf  
3. 在不同的系统中光栅的交换 -Me\nu8(RF  
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