[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 Ht&YC<X  
+W+|%qM,\  
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。 9Gz=lc[!7  
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7o}J%z  
Yoll?_k+  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 uvS)
8-o&F  
q" 5(H5  
 单光栅分析 Vf1^4t  
−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。 Q=dy<kg']  
−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。 J|rq*XD}q  
8Cv?Z.x5  
{(?4!rh  
 系统内的光栅建模 |e0`nn
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r,2g^K)6  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 3T0"" !Q  
−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。 eJ81-!)  
H" 7u7l  
r:TH]hs12+  
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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。 l}M!8:UzU  
S$XSei_q  
3. 系统中的光栅对准 G .4X'  
5Jnlz@P9  
*DhiN  
 安装光栅堆栈 ZSm3XXk  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 oe~b}:  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 B#1;r-^P<  
 堆栈方向 ?|Zx!z ($  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 sW8dPw O  
Yu2Bkq+  

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]')RMg zM*  
 安装光栅堆栈 ~4cC/"q$X  
- 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）。 R0-j5&^jju  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 y1L,0 ]  
 堆栈方向 ENY+^7  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 |]*/R^1>2  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 l%i+cOD  
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o2\8OxcA  
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 横向位置 hP&Bt  
−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。 }*"p?L^p{  
−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。 r",GC]  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 @U
}1EC{A  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ~61v5@  
 通过组件定位选项。 Nda *L|  

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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 3=ymm^  
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wq`Bd  
 单光栅分析 >[*qf9$  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 x-3\Ls[I  
 系统内的光栅建模 sD wqH.L  
- 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。 :9 ^* ^T  
- 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。 Y:a]00&)#Y  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 pz>>)c`  
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HyWCMK6b  
"'\$ g[k  
5. 光栅级次通道选择 P";'jVcR  
=rX>.P%Q5  
Ph>%7M%  
 方向 ^gnZ+`3  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 V~5jfcd  
 衍射级次选择 JaGtsi9%.  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 G'A R`"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。 BThrO d  
 备注 @MCg%Afw  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 `W*U4?M  
9q[oa5INd  
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kPLxEwl  
6. 光栅的角度响应 /I0%Z+`=  
y h9*z3  
LSr]S79N1  
 衍射特性的相关性 Jze:[MYS  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 mL: sJf  
- 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。 [HZv8HU|  
- 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） A~t j/yq9  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ~IN>3\j  
6~w@PRy  
WI-1)1t  
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~NqS|=  
示例＃1：光栅物体的成像 r<^HmpUJ  
;;N9>M?b  
1. 摘要 NHZz _a=  
^$hH1H+V  
|8tilOqI  
H~1jY4E  
→ 查看完整应用使用案例 QB'aON\S  
A2jUmK.&  
2. 光栅配置与对准 *CI#+P  
G*P#]eO  
81 sG  
YteO6A;  
IB]l1<  
DN57p!z
 
wcY?rE9  
3. 光栅级次通道的选择 ?2Py_gkf  
F@B]et7  
(0_2sfS  
UrEs4R1#  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 k_nql8H  
RdRp.pb8  
1. 光栅配置和对准 *wB1,U{  
.5ha}=
z  
p4 ^yVa  
ExL0?FemWV  
→ 查看完整应用使用案例 Cd}<a?m,  
QX'qyojxN  
2. 基底处理 (V67`Z )  
sN01rtB(UT  
H%Q7D-  
t=W}SH  
3. 谐振波导光栅的角响应 D7Q$R:6|  
g&Vx:fOC  
Q:d]imw!O  
Od,qbU4O  
4. 谐振波导光栅的角响应 @O^6&\s>  
.;`AAH'k  
a'yK~;+_9  
S
k\K4  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 -Cc^d!::  
OU $#5  
1. 用于超短脉冲的光栅 naz
Z*lC  
#( 146  
3kp+<$  
U$D65B4
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→ 查看完整应用使用案例 l L@XM2"  
C7ScS"~  
2. 设计和建模流程 eiaF
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-3Z,EaG^  
~ =2PU$u  
2B&3TLO  
3. 在不同的系统中光栅的交换 e)? .r9pA;  
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