[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。 M-MKk:o  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ZGz|m0b (  
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 单光栅分析 ,XB%\[pKe  
−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。 jk70u[\  
−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。 "wM1qX  
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 系统内的光栅建模 8ws$k\>  
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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。 Ge \["`;i  
−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。 $3;Upgv  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 j43$]'-  

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3. 系统中的光栅对准 #R5U   
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 安装光栅堆栈 HW[L[&/  
−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）。 wk$,k  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 5Ec/(-F  
 堆栈方向 ;Icixu'O  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ` \ZqgX4  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 HlB]38  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 :qj<p3w~}  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 ,+1m`9}  
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 横向位置 w*!wQ,o  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 C"eXs#A  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 s] au/T6b  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 {"}V&X160o  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 wij,N(,H  
 通过组件定位选项。 =$^MQ\S0p  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 +t!S'|C  
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 单光栅分析 `jsEN ;<  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 e XV@.  
 系统内的光栅建模 nHst/5dA  
- 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。 gK1g]Tc@G  
- 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。 Gt-UJ-RR y  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 dl|gG9u4Q  
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5. 光栅级次通道选择 2}WDw>V  
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 方向 T0QvnIaP  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 *b|NjwmB  
 衍射级次选择 ~)X[(T{  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ;)hw%Z]Jj$  
- 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。 Dd $qQ  
 备注 h#.N3o  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 nWYCh7  
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'\7G@g?UZ  
U~f4e7x*O  
6. 光栅的角度响应 !!,0'c  
L'A)6^d@S  
dF@)M  
 衍射特性的相关性 >s EjR!  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 -j2 (R?a  
- 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。 u'5`[U -!  
- 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） c z'5iK  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 <PD?f/4 /  
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ZCui Fm  
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示例＃1：光栅物体的成像 (/{aJV  
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1. 摘要 \=2m7v#E  
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9^ed-h Bf  
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R)8s  
msx-O=4g  
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2. 光栅配置与对准 gX @`X  
   PGn);Baq  
nHOr AD|&  
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y-aRXF=W  
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3. 光栅级次通道的选择 J ++v@4Z  
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gBw^,)Q{0Y  
   A#@_V'a8  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 ODw`E9  
N3A<:%s  
1. 光栅配置和对准 cu9Qwm  
M4f;/`w  

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Z=z%$l  
nhT(P`6  
~Qj}ijWD  
2. 基底处理 P }7zE3V  
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_k66Mkd#b  
+b$S~0n
 
3. 谐振波导光栅的角响应 D)b}f`  
8G^<[`.@j  
K`%tGVY  
Zk-~ar  
4. 谐振波导光栅的角响应 [3/VCYje  
},-*  
A$/\1282  
   eCbf9B  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 :*i f  
lHfe<j]  
1. 用于超短脉冲的光栅 </zXA$m  
k%'m*Tf  
k)\gWPH  
(#\pQ51  
48D?'lW %  
*<4Em{rZ5  
w|Cx>8P8@  
2. 设计和建模流程 .giz=*q+  
/#LW"4;*  
w!^~<{Kz  
nA7M8HB  
3. 在不同的系统中光栅的交换 f{#j6wZM  
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