[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 L#E] BY  
xx[9~z=d  
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。 G:~k.1y[  
uV!^,,~  
+L7n<U3  
J]nohICe  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 emCM\|NQg&  
?>I;34
tL(  
 单光栅分析 zIh['^3.n  
−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。 j#
cYS*^H  
−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。 xuqv6b.  
9FB19  
{q"OM*L(  
 系统内的光栅建模 !o:f$6EA~C  
{phNds%  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 28 ?\  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 j'A_'g'^  
vQ;Ex  
L*YynF  
nih0
t^m'  
两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 ;7}VBkH  
,P;Pm68V  
3. 系统中的光栅对准 ;lHr =e7  
#"@|f  
IZpP[hov  
 安装光栅堆栈 &J+
CSv,39  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 /;oX)]W  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 MF5[lK9e  
 堆栈方向 C{U?0!^  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 }H^+A77v  
E=nIRG|g  
bbE!qk;hEP  
!2ZF(@C/  
{\8
1i8b]  
 安装光栅堆栈 U/!TKic+  
- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 _h{C_;a[_  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 qm/)ku0  
 堆栈方向 .%xn&
3  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 45@^L's  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 ]n6#VTz*  
8Vr%n2M  
6 (]Dh;gC  
\NPmym_6J  
VK m&iidU  
 横向位置 ;ub;lh3  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 HiZ*+T.B  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 IxY|>5z  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 !|^|,"A)  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 UtoT  
 通过组件定位选项。 `dq,>HdW  
GS$ifv  
g6j?,c|y  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ,E S0NA  
-t!~%_WCv  
l+KY)6o  
 单光栅分析 d;boIP`M;  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 TM%|'^)  
 系统内的光栅建模 )_YX DU  
- 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。 ldU?{o:\s  
- 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。 hOjk3 k  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 lXW%FH6c+  
gb[5&>(#  
?:Uv[|S#>  
%O|iE M  
5. 光栅级次通道选择 em%4Ap  
fK>L!=Q  
xQ7l~O b  
 方向 n(1l}TJy  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 0q()|y?}  
 衍射级次选择 3c-GY:VkLM  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 _>&X\`D  
- 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。 8{^kQ/]'|  
 备注 u-QB.iQ+s  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ,0M_Bk"  
6AAz  
}|h# \$w  
R`NYEptJ  
6. 光栅的角度响应 |mZxfI  
Kn5~d(:  
Z9v31)q(  
 衍射特性的相关性 g2+2%6m0  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 c[0}AGJ  
- 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@4Arfl  
- 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） zVViLUwG  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 T$8)u'-pa  
OIGY`   
q`Go`
v  
{5Q!Y&N.%  
示例＃1：光栅物体的成像 S\CCrje  
/:cd\A}  
1. 摘要 A#e%^{q$  
9SX +  
hZ|z|!g0  
0CHH)Bku  
→ 查看完整应用使用案例 #]\Uk,mhZB  
/J]5H  
2. 光栅配置与对准 nGC/R&  
/p/]t,-j2  
W_JlOc!y  
./\@Km?  
[*Z;\5&P  
wo3d#=   
pE`})/?\*  
3. 光栅级次通道的选择 CXH&U@57{  
H%[eV8  
Lc}y<=P@  
vx{}}/B]J  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 (^ J
I%>  
Pd8![Z3  
1. 光栅配置和对准 B`EJb71^Xy  
?al'F q  
ko!)s  
)~X2 &^orW  
→ 查看完整应用使用案例 0Fq} N  
&eJfGt5  
2. 基底处理 @JGP,445  
 \__i  
<;lkUU(WT2  
\UA[  
3. 谐振波导光栅的角响应 ."g`3tVK  
.7J#_*NV  
%mW{n8W3{  
ldf\;Qk  
4. 谐振波导光栅的角响应 7 W5@TWM  
-uS!\  
Zj(AJ*r  
b1cy$I  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 9i:L&dN  
6%'QjwM_  
1. 用于超短脉冲的光栅 juJklSD  
ibcRU y0%  
x[p|G5  
=F|{#F  
→ 查看完整应用使用案例 Zpt\p7WQ  
+w`2kv  
2. 设计和建模流程 {qk1_yP  
|]bsCmD  
aj='b.2)  
N%@Qf~  
3. 在不同的系统中光栅的交换 1er TldX  
ijv(9mR