[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 }c$@0x;YQ  
U)n+j}vi  
光栅是当前光学中最常用的衍射光学元件。如今已常用于复杂光学系统，与其他组件协同作用。因此，迫切需要对系统内部的光栅进行分析，从而评估系统的性能。我们将通过实例说明如何在VirtualLab Fusion对系统中的光栅建模。并将对光栅的对准、光栅级次通道设置以及光栅角度响应等问题进行讨论。 "`jey)&H*M  
S?k G|y  
~T_4M  
=I}8-AS~V  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Pq@%MF]5  
ksB-fOv*N  
 单光栅分析 CPto?=*A  
−通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 pW>?%ft.  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 ?Thh7#7LM  
mjwh40x.o  
6/Pw'4H9$  
 系统内的光栅建模 &r)i6{w81  
X{j`H\'L  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 :Rq>a@Rp  
−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。 {|;5P.,l  
9mEt**s Ur  
bCv^za]P6  
j~IX  
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。 jC;^2e  
c%N8|!e  
3. 系统中的光栅对准 B`Q~p92  
># {,(8\  
(H\)BS7#R  
 安装光栅堆栈 {g%F 3-  
−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）。 1${lHVx]  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 Vl0 J!JK_  
 堆栈方向 -/k;VT|  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ]CFh0N|(L  
<)vjoRv  
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Y0f"}A1  
6WN1DW  
 安装光栅堆栈 YL$#6d  
- 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）。 Fjc4[ C  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 eq|G\XJ  
 堆栈方向 Q9UBxpDV:  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 ]Tb ?k+a  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 f^tCD'Vmi  
~(BvIzzD  
z2Pnni7Ys  
((2 g  
1qR[&=/  
 横向位置 <rO0t9OH  
−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。 7nzNBtk  
−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。 4!Cu>8B  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 BRTM]tRZ  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 9{{|P=  
 通过组件定位选项。 cZ!%#Az  
@+9x8*~S'  
YkPc&&#  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 A
c0^`  
i|@lUXBp  
Qj?qWVapA  
 单光栅分析 $*%ipD}f  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 M!{;:m28X!  
 系统内的光栅建模
C&&*6E5  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 b"au9:F4@7  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 7+,6m!4  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ),G?f {`!  
4oY<O  
)9^0Qk' ]  
(5^bU<  
5. 光栅级次通道选择 4QK~qAi  
rRTAWAs%T  
Po%+:0oX  
 方向 }mz6z<pJ_  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 K
RY%B[k  
 衍射级次选择 e~Oge  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 q`l&G%  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 CaSoR |  
 备注 :YZqrcr}  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ?B)jnBh|  
9]ga\>v  
M![aty@  
Ez3>}E,  
6. 光栅的角度响应 7O_@b$Q  
h";0i:  
#cN0ciCT'  
 衍射特性的相关性 mfYY?]A*+  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 sH//*y
  
- 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。 !+&Rn\e%7  
- 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） $VWeo#b  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 SJYy,F],V"  
o\_@4hXf  
[k"@n+%  
*,/ADtL  
示例＃1：光栅物体的成像 UDJ{iZ  
j%2l%Mx(  
1. 摘要 + _=&7  
(J c} K  
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j@JhxCe1+R  
→ 查看完整应用使用案例 (+@ Lnz\  
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2. 光栅配置与对准 y7K&@Y  
y"|QY!fK  
.qjVw?E  
dQ4VpR9|;  
D1&%N{  
E0;KTcZi  
ogcEv>0  
3. 光栅级次通道的选择 N5 BC<pu  
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BDo(1  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 #WBlEVx;Z  
~m ,xG  
1. 光栅配置和对准 6m#V=4e*  
41c]o<!=)j  
l8I`%bu  
I3;{II  
→ 查看完整应用使用案例 pYtG%<  
}GIwYh/  
2. 基底处理 Y{6vW-z_<  
sSisO?F!Z  
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]7qn&(]  
3. 谐振波导光栅的角响应 P\;L#2n  
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P8tpbdZE-  
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4. 谐振波导光栅的角响应 sFqLxSo_I  
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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 k lLhi<*  

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1. 用于超短脉冲的光栅 \)\uAI-  
3;M7^DM  
k)Y}X)\36  
2nSX90@:  
→ 查看完整应用使用案例 #fq%903=  
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2. 设计和建模流程 l^.d3b  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 ?gknJ:  
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