[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 ]BbV\#  
t=@d`s:R2  
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。 3C%|src  
9< 07# 8c.  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 1+N'cB!y  
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 单光栅分析  aY(s &  
−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。 [ij) k@.  
−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。 ,\P|%yv  
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 系统内的光栅建模 ]1d)jWG  
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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。 S|k@D2k=  
−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。 r/a@ x9  
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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。 %#v$d  
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3. 系统中的光栅对准 #TR!x,Hc  
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 安装光栅堆栈 !h7:rv/  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 TsoxS/MI"  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 yGt[Qvx#  
 堆栈方向 +[uh);vD`G  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 @Q2E1Uu%  
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 安装光栅堆栈 E2w-b^,5  
- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 rCA!b"C2  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 [u K,.G  
 堆栈方向 _$@fCo0  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 UMd.=HC L  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 6IT6EkiT  
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 横向位置 zzI,iEG  
−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。 YQ?hAAJ  
−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。 Ji!i}UjD7!  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 qtZzJ>Y  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Khi6z&B  
 通过组件定位选项。 5ILKYUg,  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ?;P6#ByR  
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 单光栅分析 M=;csazN  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 4+d(d  
 系统内的光栅建模 #BBDI  
- 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。 XZ@+aG_%q  
- 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。 L{>rN`{  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 s,[I_IiPf  
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5. 光栅级次通道选择 O ] !tK  
r-EIoZ"P  
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 方向 <#M1I!R  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 db1ZNw  
 衍射级次选择 sRcd{)|Cq  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 jmq^98jB  
- 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。 -wC}JVVcK  
 备注 ~$4(|Fq/  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ]JGq{I>%+6  
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6. 光栅的角度响应 l{8O'4;  
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 衍射特性的相关性 {e2ZW]  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 wo(O+L/w  
- 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。 |-/@3gPO  
- 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）  jMI30  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 {RI^zNgs[  
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示例＃1：光栅物体的成像 Nes|4Z<  
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1. 摘要 PuZzl%i P3  
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→ 查看完整应用使用案例 Gy["_;+xU  
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2. 光栅配置与对准 8irTGA  
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3. 光栅级次通道的选择 pl,XS6mB  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 dVLrA`'P*  
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1. 光栅配置和对准 d<OdQvW.  
K`X'Hg#_P2  
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→ 查看完整应用使用案例 ZWuNl!l>  
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2. 基底处理 GYf{~J
 
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3. 谐振波导光栅的角响应 ^e]O >CJ  
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?@MY+r_G  
4. 谐振波导光栅的角响应 X[w]aJnAr  
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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 _M;{}!Gc&A  
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1. 用于超短脉冲的光栅 4UW)XLu6T7  
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→ 查看完整应用使用案例 0?I  
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2. 设计和建模流程 T51oNO%^  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 K!>3`[:I"  
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