[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

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。 tLzb*U8'1w  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 cvVv-L<[S`  
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 单光栅分析 x5R|,bY  
−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。 M \UB r4  
−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。 9@>Q7AUCQ  
MW|R)gt  
w>wzV=R  
 系统内的光栅建模 R!rj:f!>  
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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。 \k3EFSm  
−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。 !3)WW)"!r  
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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。 5'/ff=  
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3. 系统中的光栅对准 Mc{-2  
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 安装光栅堆栈 %D3Asw/5a  
−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）。 o~M=o:^nH  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 A<+1:@0  
 堆栈方向 1Gy [^  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 \_x~lRqJJ  
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 安装光栅堆栈- 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）。 {E0\mZ2  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 C;~LY&=  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 ={;7WB$  
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 横向位置 `g<0FQA  
−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。 z[@i=avPG  
−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。 ^7yaMB!  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 MRg Ozg  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 %cBOi_}}~  
 通过组件定位选项。 8`6G_:&X  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 +d7Arg!m  
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 单光栅分析 97~>gFU77#  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 p5% %k-  
 系统内的光栅建模 eiXl"R^  
- 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。 +TX
4,"  
- 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。 ,SNt*t1"  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 +25=u|#4r  
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5. 光栅级次通道选择
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 方向 y?P`vHf  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 UvM4-M%2JN  
 衍射级次选择 _*n `*"  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 T\(k=0RM  
- 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。 =FI[/"476  
 备注 ||.Hv[ ]V*  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 7S^G]g!x  
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Ok|Dh;1_  
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6. 光栅的角度响应 aWH  
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 衍射特性的相关性 So8 Dwz?  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 LkP :l  
- 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。 Jj\lF*B  
- 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） h_+  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 3-,W? "aC  
"tl$JbRTY  
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示例＃1：光栅物体的成像 w=n(2M56C  
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1. 摘要 'P" i9j  
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0Ci/-3HV!  
,7c Rd}1Y  
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4oueLT(zc  
2. 光栅配置与对准 u:2Ll[ eo  
   `OWHf?t:  
dt,Z^z+"E  
MuQ)F-GSUu  
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%Q0R] Hg  
     UO@K:n  
3. 光栅级次通道的选择 J-,ocO  
_"L6mcI6  

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   $Oy&POe  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 z]+L=+,,  
;%^=V#
  
1. 光栅配置和对准 @x+2b0 b  
qJrKt=CE  
= a60Xv  
)3:0TFS}}k  
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2N  
,:A;4  
2. 基底处理 v#/Gxk9eX  
%J^x `P  
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3. 谐振波导光栅的角响应 +|,4g_(j  
diY7<u#  
pcwYgq#5  
@|vH5Pi  
4. 谐振波导光栅的角响应 4F6aPo2  
}QE*-GVv]  
X&?s:A  
   /GC&@y0yi  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 K8_v5  
`IUn{I  
1. 用于超短脉冲的光栅 6
D`n^uoP  
XH$r(@Z\7  
bTaKB-  
8'8`xu$  
njaMI8|Pa  
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0b
 
jfY7ich  
2. 设计和建模流程 + '_t)k^  
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dWvVK("Wj  
0<-E)\:[g  
3. 在不同的系统中光栅的交换 <ukBAux,D  
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