[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 Fx:4d$>;  
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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。 *qFl&*h}  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 .dwbJT  
J.]`l\

 
 单光栅分析 b)r;a5"<5  
−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。 ;/)$Cm&e  
−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。 Y3SV6""y/  
$v5 >6+-n  
S#Tu/2<}  
 系统内的光栅建模 |<uBJ-5  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 35:R
sL  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 z|zEsDh;  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 Q /t_%vb  
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3. 系统中的光栅对准 &}\{qFD;  
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~(:0&w%e  
 安装光栅堆栈 s|X_:3\x  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 _9?v?mL5;  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 r~2q`l'>  
 堆栈方向 ";DozPU  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 p[)yn%uh  
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 安装光栅堆栈 qx*N-,M%k(  
- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 p(9[*0.};  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 U~dqxR"Q  
 堆栈方向 ,k(B>O~o  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 !_W']Crb]]  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 ?a'EkZ.dB  
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PF+Or  
ZP-9KA$"  
,uO_C(G/i  
 横向位置 x'SIHV4M@Q  
−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。 wNUcL*n  
−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。 6X$nZM|g,  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 &%eM  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 a>+m_]*JZ  
 通过组件定位选项。 Pon0(:#1  
wB+F/]]|N  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 'z@]hm#  
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735l&(3A\  
 单光栅分析 o@C|*TXN  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 zvfdfQ-i  
 系统内的光栅建模 ch0cFF^]  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 GoPMWbI7  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 0T0I<t  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 gADqIPu]  
MJa`4[/  
o,xy'  
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5. 光栅级次通道选择 x@:98P  
tCGA3t  
}r"E\~E  
 方向 NGEE'4!i7T  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 > kwhZ/x  
 衍射级次选择 O"_QDl<ya  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 |:u5R%  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 g;:3I\L  
 备注 TGjxy1A  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 #G\-ftA&  
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6. 光栅的角度响应 j J54<.D  
7 Rc/<,X  
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 衍射特性的相关性 Z+4Mo*#  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ZvK3Su)f1  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 ?*<1B  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） %f(4jQ0I  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 dkg+_V!  
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示例＃1：光栅物体的成像 Cn.dv
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1. 摘要 Eok8+7g0&  
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→ 查看完整应用使用案例 '|M} 3sL  
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2. 光栅配置与对准 O_5;?$[m  
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3. 光栅级次通道的选择 Aiqb*v$  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 kC'm |Y@T  
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1. 光栅配置和对准 Af^9WJ  
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→ 查看完整应用使用案例 f1d<xGx  
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2. 基底处理 m^^#3*qa  
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3. 谐振波导光栅的角响应 uLN.b339  
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4. 谐振波导光栅的角响应 WkoYkkuzj  
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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  ww\2  
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1. 用于超短脉冲的光栅 rE\&FVx  
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2. 设计和建模流程 3LVL5y7|  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 Bt
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