[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 HW_& !ye  
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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。 (Mt5P  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 zg}YGu|J  
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 单光栅分析 [aW=  
−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。 jNl/!l7B  
−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。 eti`O  
F9Z@x)  
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 系统内的光栅建模 fEnQE EU~P  
c{3rl;Cs  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 4\2V9F{s  
−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。 M'5'O;kn  
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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。 >)4YP*qIPb  
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3. 系统中的光栅对准 k`YYZt]@  
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 安装光栅堆栈 >J>V% 7  
−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）。 z@h~Vb&I  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 *y7 $x
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 堆栈方向 <@#PF$!  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 i@$*Csj\9*  
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 安装光栅堆栈 E`D%PEps+  
- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 P:!)9
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- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 hu@7?f_"L/  
 堆栈方向 M?@pN<|  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 Y 62r  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 8A2z 5Aa  
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 横向位置 j}WByaZ&  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 JLm @Ag  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 F[E?A95W  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 ^Kq|ID AP  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ?pwE
0N^  
 通过组件定位选项。 U[8{_h<#  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ])T/
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 单光栅分析 AV4~U:vU  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 :pZ}
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 系统内的光栅建模 l5J.A@0  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 >Y&KTSD"  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 @$U 
e$  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 b9("DZW;  
l)|lTOjb  
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5. 光栅级次通道选择 x ^vt; $  
ecFi(eMD  
1f//wk|  
 方向 Tov&68A~e  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 J r*"V`  
 衍射级次选择 dWpk='  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 8(lCi$  
- 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。 {bkGYx5.C  
 备注 9g@NcJ]  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 3M N  
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6. 光栅的角度响应 dR[o|r  
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 衍射特性的相关性 A,<@m2  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 yazZw}};  
- 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。 Z_itu73I  
- 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） <\DUo0]J  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 s]x2DH+_  
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示例＃1：光栅物体的成像 ;=p;v .l  
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1. 摘要 [%~NM/xu<  
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→ 查看完整应用使用案例 az bUc4M  
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2. 光栅配置与对准 z7q%,yw3N  
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3. 光栅级次通道的选择 %kW3hQ<$  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 {~1M  
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1. 光栅配置和对准 f#c BQ~  
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P.1Qc)m4  
→ 查看完整应用使用案例 U]mO7HK  
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2. 基底处理 %Fm`Y.l
 
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C=EhY+5  
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3. 谐振波导光栅的角响应 SmvwhX  
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4. 谐振波导光栅的角响应 KK .cDAR  
C}bPv+t  
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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 9Mut p4#  
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1. 用于超短脉冲的光栅 XSls]o s  
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→ 查看完整应用使用案例 C`z;,!58%  
W>VAbm  
2. 设计和建模流程 <vO8_2,V-  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 dUUPhk0  
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