[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 !HYqM(|{.  
a/fYD2uNo  
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。 }fZBP]<I(  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 {'(8<n5
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 单光栅分析 ~O6=dR  
−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。 `314.a6S  
−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。 r.5F^   
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u!W00;`L  
 系统内的光栅建模 ,d#4Ib  
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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。 \mloR '  
−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。 T~>:8i  
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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。 M;R>]wP"V  
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3. 系统中的光栅对准 p(Mv^ea  
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 安装光栅堆栈 ~m7+^c@,  
−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）。 Y|F);XXIl  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 65v'/m!ys  
 堆栈方向 {YFru6$  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 yr?\YKV)I  
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 安装光栅堆栈 Eh+lLtZ  
- 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）。 gK /K Z8  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 7+"X^$  
 堆栈方向 q2y:bqLWl  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 )
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- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 S(pfd2^  
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 横向位置 y4') !e  
−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。 ?4_;9MkN  
−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。 \iFE,z  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 PA E)3  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 dZ*o H#
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 通过组件定位选项。 {q^KlSjm  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 <FP-]R)  
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 单光栅分析 ;$Y?j8g  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 <YC{q>EMc  
 系统内的光栅建模 &7 ,wdG  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 U+KbvkX wj  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 M`(xAVl  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 =c|Bu^(Ctw  
bnlL-]]9z  
k@w&$M{tPF  
8]O|$8'"  
5. 光栅级次通道选择 @:Ns`+ W*  
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>,DR{A2hSB  
 方向 &c]x;#-y  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 |c;S'36  
 衍射级次选择 :!%oQQO  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 |A2.W8`o  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 '@$?A>.cj  
 备注 9DIGK\  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 /F\7_  
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6. 光栅的角度响应 w:qwU\U>x  
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 衍射特性的相关性 lB-Njr  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 c6e?)(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。 ar6Z?v$  
- 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） 2-$R@ SVy  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ]Y3ALQr!  
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j#-74{Y$ J  
9Vp$A$7M  
示例＃1：光栅物体的成像 rP*?a~<  
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1. 摘要 pM>.z
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L|c01  
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2. 光栅配置与对准 2^|*M@3r  
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3. 光栅级次通道的选择 Jr#ptf"Wu  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 T,k`WR  
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1. 光栅配置和对准 `2GHB@S"k  
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→ 查看完整应用使用案例 x H\5T!  
S_C+1e  
2. 基底处理 PE3l2kr  
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M,NYF`;a  
3. 谐振波导光栅的角响应 e
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4. 谐振波导光栅的角响应 `ez_ {  
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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 wQDKv'zU1  
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1. 用于超短脉冲的光栅 CsXIq.9  
Q!MS_ #O  
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→ 查看完整应用使用案例 !fjDO!,!  
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2. 设计和建模流程 9>%ti&_-jt  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 <OCy  
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