[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 Qr]xj7\@i  
f!hQ"1[  
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。 ?8[,0l:|  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ]-"~?  
W^; wr#  
 单光栅分析 RM\it"g  
−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。 K +n  
−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。 @Ee{ GH^-  
xCwd*lsM  
P#-9{T  
 系统内的光栅建模 \Z9+U:n  
JU+Uzp   
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 yf`Nh  
−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。 y1R53u`;L  
+U/+iI>0  
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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。 =Q|_v}  
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3. 系统中的光栅对准 L,#ij!txS  
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 安装光栅堆栈 `^HAWo;J  
−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）。 ,]HH%/h  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 :*
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 堆栈方向 lZoy(kdc  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ;=\vm"I?  
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 安装光栅堆栈 4AdZN5  
- 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）。 ! bbVa/  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ,{wA%Oy,  
 堆栈方向 MT
{7I"  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 d]Y-^&]{]  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 oc.H}Eb%Z  
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N-* ^V^V  
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 横向位置 Zz
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−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。 r;:5P%:  
−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。 bxX[$q  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 V,t&jgG*  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 / J 3  
 通过组件定位选项。 5Y
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Fw,'a  
i'Vrx(y3  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 }{"a}zOl  

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 单光栅分析 xXG-yh  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 S!
!
i  
 系统内的光栅建模 ap|7./yg  
- 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。 Y r3h=XY  
- 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。 W vh3Y,|3  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Gvg)@VNr  
,\*PpcU  
3I0=^>A  
AgKG>%0  
5. 光栅级次通道选择  d+FS  
>E*j4gg  
R.n:W;^`  
 方向 !63>II  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 3Z?"M  
 衍射级次选择 MExP'9  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 Gao8!OaQ  
- 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。
H/!_D f  
 备注 k.Tu#7  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 QLNQE6-  
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6. 光栅的角度响应 5?-cP?|.9  

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 衍射特性的相关性 qs\O(K
8  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 )$18a  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 AhjK*nJF  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） );4lM%]eb  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 8?ig/HSt2  
Z";~]]$!Y  
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示例＃1：光栅物体的成像 `-)!4oJ]  
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1. 摘要
R@lmX%Z1  
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K-D{Z7J^l  
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2. 光栅配置与对准 Pba 6Ay6B  
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1.7tXjRd+  
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3GEI)!  
3. 光栅级次通道的选择 S}=d74(/n  
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J%|!KQl  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 !<!5;f8  
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1. 光栅配置和对准 J23Tst#s  
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→ 查看完整应用使用案例 p4m9@\gn  
Rv9oK-S  
2. 基底处理 #{973~uj  
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3. 谐振波导光栅的角响应 fmH"&>Loc  
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J7q]|9Hus|  
4. 谐振波导光栅的角响应 lq2P10j@  

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sFNBrL  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 *b+ef  
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1. 用于超短脉冲的光栅 L"Y_:l3"7  
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→ 查看完整应用使用案例 RhVQV
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2. 设计和建模流程 ]Bo !v*12  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 3ZNm,{  
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