[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 mB&nN+MV  
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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。 *x3";
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 p.,o@GcL~  
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 单光栅分析 Eyu]0+  
−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。 p#HbN#^Hy  
−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。 "5*n(S{ks  
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 系统内的光栅建模 %/!n]g-  
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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。 !l!^`c  
−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。 WJvD,VMz  
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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。 3In` !@EJ  
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3. 系统中的光栅对准 Qzy[  
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 安装光栅堆栈 JF7n|o-`?  
−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）。 $r%m<Uc;}O  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 H'68K8i0  
 堆栈方向 ?d`?Ss;v  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 W70J2
 
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@a,X{0  
 安装光栅堆栈 seWYY $$  
- 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）。 AD$k`Cj  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 OoOKr  
 堆栈方向 ~J1;Z0}#  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。  e;8>/G  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 jSbO1go#  
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 横向位置 M##h<3I  
−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。 <]I[|4J 7  
−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。 "<b~pfCOQk  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 =&?}qa(P  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 /C"dwh"``  
 通过组件定位选项。 W,Q"?(+]B  
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rqk1 F~j|  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 w :2@@)pr  
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 单光栅分析 i-!Z/,oL  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Th,15H DA  
 系统内的光栅建模 1c);![O  
- 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。 ^44AE5TO  
- 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。 hKv3;jcd  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 4"72  
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F-Mf~+=Dn  
5. 光栅级次通道选择 %.,-dV'  
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 方向 Bv,u kQ\CH  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 un|
+YqLf  
 衍射级次选择 4eapR|#T  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 j3|Ek  
- 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。 ]CyWL6z  
 备注 C;2!c
 
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 t(/b'Peq  
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6. 光栅的角度响应 I$sJ8\|gw'  
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 衍射特性的相关性 }.O,P'k  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 4$9WJ~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。 H@0i}!U64  
- 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） TV)b
X  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 6wH]W+A  
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示例＃1：光栅物体的成像 .Ymoh>JRL  
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1. 摘要 cn (-{dCXM  
I]N?}]uZ  

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→ 查看完整应用使用案例 6W&huIQ[  
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2. 光栅配置与对准 d dB}mk6  
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R}lS@w1  
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3. 光栅级次通道的选择 g[<K FVlG  
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nDx}6}5)  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 +[C(hhk("  
Gs]m; "o|  
1. 光栅配置和对准 7+wy`xi  
6$-Ex  
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7i?"akr4  
→ 查看完整应用使用案例 WVDkCo@  
@{16j#'R  
2. 基底处理 Vg9nb  
Htd-E^/
 
kBZnR$Cl  
nxH+XHv  
3. 谐振波导光栅的角响应 guJS;VC6U  
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S*,DX~vig  
';"W0  
4. 谐振波导光栅的角响应  !K:  
WK;X6`  
Do-~-d4  
9m^"ca  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 W@<(WI3  
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1. 用于超短脉冲的光栅 6qfL-( G  
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B:5\+_a!  
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→ 查看完整应用使用案例 !DgN@P.o  
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2. 设计和建模流程 +[386  
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H+Dv-*i  
3. 在不同的系统中光栅的交换 !,8jB(
 
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