[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。 DWupLJpk;c  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ^+x,211f  
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 单光栅分析 @?5pY^>DK  
−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。 '#lc?Y(pJ2  
−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。 M
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 系统内的光栅建模 5MK.>3fE  
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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。 2
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−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。 3j2d&*0  
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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。 F]cc?r312  
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3. 系统中的光栅对准 c=aVYQ"2  
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 安装光栅堆栈 ]CX^
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−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）。 83F]d+n  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 tG[v@-O  
 堆栈方向 ?f*>=;7=  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 \O)u' Bu  
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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）。 uFL!*#A  
- 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 Si68_]:^  
- 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。 c3*9{Il^  
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 横向位置 caZEZk#r;  
−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。 m}+_z^@j9  
−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。 0G3T.4I  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 {
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 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 sI@kS^  
 通过组件定位选项。 BJjxy0+  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 /Q'O]h0a  
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 单光栅分析 i}>}%l|  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 0gr#<(  
 系统内的光栅建模 CFeAKjG  
- 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。 %3T:W\h  
- 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。 8xHjdQr  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 i~tps   
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5. 光栅级次通道选择 c}w[T  
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 方向 s"l ^v5  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Ps~)l#gue  
 衍射级次选择 ^@]yiED{g  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 sVP2$?  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 #J%Fi).^)  
 备注 (ewcj\l4*  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 Dm`gzGl  
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6. 光栅的角度响应 /P*ph0S-  
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 衍射特性的相关性 >u=nGeO  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 -3C$br  
- 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。 (Jk:Qz5  
- 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） yJw4!A 1!  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 cQ/T:E7$`  
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示例＃1：光栅物体的成像 T4}q%%7l  
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1. 摘要 [?#-JIZ3T  
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2. 光栅配置与对准 n:YA4t7S  
   )F:UkS  
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     ys|};*  
3. 光栅级次通道的选择 |C;*GeyS;J  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 xsXf_gGu  
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1. 光栅配置和对准 6-uB[$ko  
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2. 基底处理 X !l#1  
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3. 谐振波导光栅的角响应 PQ[x A*  
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A+F@JpV  
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4. 谐振波导光栅的角响应 STgYXA(  
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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 Oe}6jcb6&  
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1. 用于超短脉冲的光栅 1]Gp\P}  
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2. 设计和建模流程 ]AzDkKj  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 5A=FEg  
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