[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。 b(*\4n  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 f7=MgFi  
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 单光栅分析 v Y[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。 tIuM9D{P  
−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。 54_}9_g  
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 系统内的光栅建模 WX&IQ@  
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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。 aCG rS{  
−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。 B.8B1MFm  
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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。 7>yd  
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3. 系统中的光栅对准 fs!dI  
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 安装光栅堆栈 %N8I'*u  
−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）。 P#O"{+`  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 <o(;~  
 堆栈方向 hG1$YE  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 FZ-Wgh 0z  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 |;gx;qp4cN  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 z9o]
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- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 lJK]S=cd  
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 横向位置 6N@=*0kh-  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 b^W&-Hh  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 4E''pW]8  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 ZdW+=;/#  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 3qWrSziD  
 通过组件定位选项。 5U
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 v^C\ GDH  
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 单光栅分析 {\$S585  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 RZz?_1'  
 系统内的光栅建模  ^*P?gG  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 G@s:|oe  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 +R~]5Rxd  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 r]e{~v/  
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5. 光栅级次通道选择 ZcA"HD%  
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 方向 ?wtKi#k'v#  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ]yOM  
 衍射级次选择 m-{DhJV  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 oIrc))j,$  
- 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。 kH 9k<{  
 备注 I(6%'s2  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 dz#"9i5b  
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6. 光栅的角度响应 XU'(^Y8Imz  
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 衍射特性的相关性 @;EQ
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- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 c<1$zQY!  
- 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。 P~(&lu/;P  
- 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） hx^@aI
 
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 
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示例＃1：光栅物体的成像 jHq+/\  
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1. 摘要 CQ!D{o=  
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Z@q1&}D!  
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2. 光栅配置与对准 I>MLI=[Kg  
   A7QT4h&6  
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     ?r;F'%N=  
3. 光栅级次通道的选择 %~eu&\os  
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   1sUgjyGQ  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 b?k,_;\  
?(s9dS,7wZ  
1. 光栅配置和对准 qPu?rU{2  
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>%juK  
BDN}`F[F  
2. 基底处理 xqT} 9,  
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Xe}I;sKrB  
3. 谐振波导光栅的角响应 p+I`xyk  
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a;i}<n7  
P EzT|uY  
4. 谐振波导光栅的角响应 k]4CN  
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   1\TkI=N3  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 HELTL$j,
b  
@$b7 eu  
1. 用于超短脉冲的光栅 rl"yE=  
Vl7V?`_4  
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Nj;(QhYZ  
tjZS:@3 Z  
T5[(vTp  
r*7J#M /  
2. 设计和建模流程 8v)Z/R-  
2V @ pt  
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=+e;BYD#!  
3. 在不同的系统中光栅的交换 uL-$^],  
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