[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。  L
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 )|GYxG;8C  
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 单光栅分析 7b7WQ7u  
−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。 vwzElZ{C:v  
−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。 30O7u3Zrb  
VNs3.  
V}ls|B$Y  
 系统内的光栅建模 ~sdM~9@ '  
/i{V21(%  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 [@2$W?0i  
−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。 aoBiN_  
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     !R![:T\,  
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。 W^pf 1I8[  
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3. 系统中的光栅对准 R7A:K]iJ5  
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 安装光栅堆栈 iz0:  
−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）。 03.\!rZZ  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 I]%Kd('  
 堆栈方向 hrGX65>  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 TuC  
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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）。 Pj_*,L`mZ  
- 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 '.jYu7   
- 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。 lh6N3d  
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 横向位置 s~ou$!|  
−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。 cI&XsnY  
−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。 Y[W:Zhl;  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 RRQIlI<  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 U\!9dhx  
 通过组件定位选项。 c|K:oi,z  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 D]5j?X'  
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 单光栅分析 @>8{J6%\  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 /,~g"y.;,  
 系统内的光栅建模 yE~D0%Umq  
- 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。 <\eRa{ef  
- 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。 3d,:,f|h  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 fWb+08}C  
~Orz<%k.  
m/;fY>}3
 
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5. 光栅级次通道选择 `5"3Cj"M  
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8n:N#4Dh^  
 方向 Q- w_@~  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 suYbD!`(  
 衍射级次选择 6G}4KGQc  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 .*X=[" F  
- 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。 =pTTXo  
 备注 2dK:VC4U  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 !}5rd\  
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6. 光栅的角度响应 &aa3BgxyE  
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;]bW  
 衍射特性的相关性 4Xww(5?3
  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 TQPrOs?  
- 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。 &|#,Bsk"@  
- 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） fJ6Q:7  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 U9*< dR  
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示例＃1：光栅物体的成像 F/[m.!Eo  
J1Az+m  
1. 摘要 C7f*Q[  
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("MDt  
|n^rI\p%  
3g5r}Ug  
2. 光栅配置与对准 ruyQ}b:zS  
   bUds E1f  
.}uri1k"@k  
C\vOxBAB  
kbJ4CF}H  
mahNQ5W*)  
     MmePhHf  
3. 光栅级次通道的选择 SoHaGQox  
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.p?SPR  
   YpRhl(|  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 P=L@!F+s  
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1. 光栅配置和对准 tkkh<5{C   
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K V  
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JfK4|{@  
]ms+Va_/  
2. 基底处理 N9y+Psh  
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qZ +K4H  
3. 谐振波导光栅的角响应 8?x:PkK  
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]+'t  
4. 谐振波导光栅的角响应 N8x.D-=gG  
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12_7UWZ"  
   g+c%J#F=  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 wO`G_!W9  
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1. 用于超短脉冲的光栅 n}fV$qu  
i}i>ho-8  
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I0=L_&`)  
c&{= aIe w  
gW9`k,U  

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2. 设计和建模流程 xU}J6 Tv  
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E*fa&G~s )  
3. 在不同的系统中光栅的交换 7^mQfQv  
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