[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。 z4CqHS~%  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 HL8onNq  
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 单光栅分析 z@za9U`6i  
−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。 aMU0BS"  
−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。 6&8uLM(z  
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 系统内的光栅建模
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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。 X}V}%  
−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。 $U/|+*  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 4UxxmREx;  
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3. 系统中的光栅对准 >TQNrS^$J  
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 安装光栅堆栈 .&i_~?1[N  
−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）。 dZWO6k9[H  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 0h-'TJg*sk  
 堆栈方向 {j8M78}3  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ?hmuAgOtbh  
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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）。 *'cyFu$  
- 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 OLZs}N+;]  
- 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。 ;#?G2AAv  
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 横向位置 {)n@Rq\=v  
−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。 /.WIED}>  
−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。 nX_w F`n"  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 Ea)=K'Pz  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 |ju+{+  
 通过组件定位选项。 M%YxhuT0  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 `>- 56 %  
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 单光栅分析 SyI\ulmL  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 m al?3*x/  
 系统内的光栅建模 D}`MY\H  
- 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。 ZPG~@lU  
- 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。 TkR#Kzv380  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 QM'|k6  
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5. 光栅级次通道选择 A%cJ5dF8~  
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 方向 Z,DSTP\|  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 qe5;Pq !G  
 衍射级次选择 |\Q2L;4C  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 Rk-G|52g  
- 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。 Y!`pF  
 备注 VU1Wr|  
- 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"5\bh1"  
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6. 光栅的角度响应 !>N+a3  
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 衍射特性的相关性 Y4+]5;B8  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 1gnLKfc  
- 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。 d)3jkHYEjj  
- 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） }KYOde@  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
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示例＃1：光栅物体的成像 lvRTy|%[  
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1. 摘要 *+k yuY J  
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2. 光栅配置与对准 K"[\)&WBG  
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3. 光栅级次通道的选择 yVQW|D0,j  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 "%bU74>  
Dc* H:x;  
1. 光栅配置和对准 t&p I  
D+jE{v'  
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H!6+x*P
0  
4cqf=  
2. 基底处理 O)DAYBv^  
$=ESY>MO  
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3g+>U_m  
*FC|v0D  
3. 谐振波导光栅的角响应 Sb?Ua*(L:  
h6IO;:P)  
=HB(N|9_d  
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$x xEDD  
4. 谐振波导光栅的角响应 ]NtBP  
BPl% SL  
Pd& Npp3  
   vC^{,
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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 WgG$ r  
I(WIT=Wi<  
1. 用于超短脉冲的光栅 wv\V&U$  
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2s>BNWTU  
DSWmQQ  
yyk@f%  
pr1bsrMuL  
LE)$_i8gX  
2. 设计和建模流程 r&Qa;-4Pl  
j:>0XP  
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34[TM3L].  
3. 在不同的系统中光栅的交换 p@Cas  
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