[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。 ?^3Y+)
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 fw&cv9X(IU  
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 单光栅分析 ;W 3#q:  
−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。 Wq2Bo*[*  
−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。 !We9T)e  
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 系统内的光栅建模 zQxTPd  
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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。 <)$e*HrI  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 Nf5zQ@o_y  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 7VIfRN{5n  
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3. 系统中的光栅对准 qV#,]mX  
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 安装光栅堆栈 6vfut$)[{  
−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）。 3^Q;On|  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 jX7;hQ+P  
 堆栈方向 K_Pbzj4(P  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 F05]6NVv  
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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）。 HGao}@'  
- 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 3dx.%~c  
- 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。 n v ?u  
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 横向位置 84lT# ^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。 ]pWn%aGv*Y  
−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。 F AQx8P  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 y&A&d-  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 nGM;|6x"8|  
 通过组件定位选项。 @rv)J[7Y&  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 \Ez&?yb/  
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 单光栅分析 @8Cja.H  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 pwvmb\  
 系统内的光栅建模 o?d`o$  
- 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。 n0FzDQt26  
- 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。 :(K JLa]  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。  w!b;.l  
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5. 光栅级次通道选择 /&E]qc*-p  
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 方向 $T_>WUiK  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 "[sr0'g:  
 衍射级次选择 sVH w\_F$  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 6H!l>@a7v  
- 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。 6n\){dkZ~  
 备注 F9>"1  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 xS;tmc  
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6. 光栅的角度响应 )=!|^M  
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 衍射特性的相关性 L/)eNZ  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 E;YD5^B  
- 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=a&
>i  
- 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） L=5Y^f'aU  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 BO+to.  
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示例＃1：光栅物体的成像 I5]58Ohx  
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1. 摘要 DG,m;vg+  
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J&L#^f*d  
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Z^.qX\<M  
2. 光栅配置与对准 /PpZ6ne~[  
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H{uR+&<  
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q8&^E.K  
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     lr[&*v?h  
3. 光栅级次通道的选择 A{wk$`vH
  
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   K,!f7KKo  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 -3SRGr  
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1. 光栅配置和对准 zX8{
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5IP@_GV|  
.VkLF6  
2. 基底处理 ^ lG^.  
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{ /Gm|*e{  
(Li)@Cn%  
3. 谐振波导光栅的角响应 KA."[dVa  
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D[(T--LLT  
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4. 谐振波导光栅的角响应 ?e23[  
r]%.,i7~8  
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   ^Y^5 @x=  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 #Y>d@  
S4%MnT6Uy  
1. 用于超短脉冲的光栅 BtP*R,>  
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(<#Ns W!z  
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2. 设计和建模流程 Xqas[:)7+  
^Cn_ ODjo  
|)Sx"B)  
m}nA-*  
3. 在不同的系统中光栅的交换 }{e7wqS$&,  
2 Xc,c*r  
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