[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。 JrYpZ.Nh  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 6D/5vM1  
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 单光栅分析 VOp8
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−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,z|  
−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。 ~u/Enl7\-  
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 系统内的光栅建模 GDZe6*  
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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。 jFbz:aUF  
−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。 ,R3D  
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5-5qm[.;  
     FV!  
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。 ~$YFfv>  
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3. 系统中的光栅对准 *.n9D  
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 安装光栅堆栈 2pxl!  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 >c;qIP)Z  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 +q
1 @8  
 堆栈方向 ) l0=jb  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 F~)xZN3=  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 vEW;~FLd  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 )I$_wB
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- 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。 xH; 4lw  
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 横向位置 [;h@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。 y[.0L!C {  
−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。 *:_xy{m\  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 %(,JBa:G  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 hXmW,+1  
 通过组件定位选项。 ;UArDwH  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 $l0^2o=  
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 单光栅分析 /c]I|$v  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 &NB[:S=  
 系统内的光栅建模 CQ"5bnR  
- 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。 `+Wl fk;  
- 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。 y*2:(nI  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 !E4YUEY6  
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pN1W|Wv2  
5. 光栅级次通道选择 FgKDk!ci  
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AdKv!Ta5b  
 方向 2PAotD4+I  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 J XbG|L  
 衍射级次选择 {6 C!^ 5  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 LmseY(i N  
- 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。 bTb|@  
 备注 &,3.V+Sz  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 cQA;Y!Q#  
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FBz&P/#  
u01x}Ff~6  
qMmh2a&  
6. 光栅的角度响应 j2k,)MHu!x  
at/besW  
rB< UOe  
 衍射特性的相关性 M(jSv  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Ip|~j} }  
- 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。 nB`pfg  
- 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） Jx.Jx~  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 gY=nU,;  
[(F.x6z)  
[59_n{S 1  
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示例＃1：光栅物体的成像 K*d+
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1. 摘要 ;S
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'[I?G6  
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2. 光栅配置与对准 dNUi|IYm$  
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     |~Z.l  
3. 光栅级次通道的选择 @aAB#,  
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F;kY5+a7~e  
   &z+nNkr?yN  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 $^?Mip  
64fa0j~<*M  
1. 光栅配置和对准 -r@fLkwg  
zogw1g&C  
+vIpt{733  
&CpxD."8x  
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idPx! fe  
2. 基底处理 M ~zA  
V|gW%Z,j  
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3. 谐振波导光栅的角响应 %JF^@\E!|  
4>-'wMW")  
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'y[74?1  
4. 谐振波导光栅的角响应 #>iBu:\J  
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_kg<KD=P  
   Q,9"/@:c,  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 -d1 YG[1|  
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1. 用于超短脉冲的光栅 *:gx1wd  
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Dv<"a  
n=J~Rssp  
VHyH't_&s  
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8eq*q   
1j"G~TM  
2. 设计和建模流程  DA]<30w  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 FjR/_GPo6  
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