[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。 (QTF+~)  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 BPuum  
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 单光栅分析 AU
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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。 O joa3  
−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。 ObfRwZh?q  
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 系统内的光栅建模 d9&   
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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。 #CV]S4/^
 
−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。 Vw|P;LLl`  
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     PjD9D.  
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。 e\em;GTy  
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3. 系统中的光栅对准  k^Q.lb {  
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 安装光栅堆栈 :sQ>oNnz  
−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）。 EE^x34&=  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 P8(hHuO  
 堆栈方向 31~nay15  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Gp{,v  
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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）。 %q}[ZD/HD  
- 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 GsmXcBzDw2  
- 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。 ZfH+Iqd  
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 横向位置 =W &Mt  
−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。 Wqkzj^;"G  
−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。 &JXb) W  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 l n\qvD_  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 B>W8pZu-J  
 通过组件定位选项。 drMMf[  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 XC5/$3'M&  
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 单光栅分析 qiB~  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 @)BO`;*$fF  
 系统内的光栅建模 4EHrd;|  
- 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。 Kxch.$hc,  
- 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。 ^$50[  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 z)S6f79`Q  
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5. 光栅级次通道选择 J*[@M*R;&  
F~8'3!<9  
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 方向 'S1u@p,q  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 :{
2~s  
 衍射级次选择 o]~\u{o#.  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 Km;}xke6  
- 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。 +rJ6DZ  
 备注 <(q(5jG  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 K J\kR  
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UWF \Vx*)b  
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6. 光栅的角度响应 >;^/B R=  
Y@`uBB[  
"~5cz0 H3v  
 衍射特性的相关性 F
)(^c  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 H; NV?CD  
- 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。 R7/S SuG6\  
- 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） vY-CXWC7  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 `^Vd*  
?id) 2V0s  
=nGFLH6)  
;NR|Hi]  
示例＃1：光栅物体的成像 Z^:_,aJ?  
$G-<kC}8:  
1. 摘要 >!t3~q1Cn  
dMH_:jb  
|gA@WV-%  
Zp>v  
9h amxi  
`*3A7y  
AP=h*1udk  
2. 光栅配置与对准 l S)^8  
   &t[[4+Qt  
Lw}-oE !U  
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~;3yjO)l?)  
c,xdkiy3  
     q< XFw-Pv  
3. 光栅级次通道的选择 4<i#TCGex3  

r8s>s6vm  
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   { c#US  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 rx2)uUbR  
Hu"$)V  
1. 光栅配置和对准 +@QrGY  
`eMZhYo  
+})QTFV  
c!ZZMCs  
S=_u3OH0  
<= o<lRU  
2. 基底处理 /_0B5,6R  
wa8jr5/k"  
7|5kak>=  
,VS\mG/}s  
3. 谐振波导光栅的角响应 $@L;j  
9"S2KT@8  
J\y^T3Z  
^2~ZOP$A  
4. 谐振波导光栅的角响应 ]lwf6'  
\J+a7N8m,  
x4I!f)8Q
 
   ,<U= 7<NU  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 b*n3Fej  
SaXt"Ju,AH  
1. 用于超短脉冲的光栅 vwT1bw.  
1kvX#h&V  
l zFiZx  
[c3!xHt5O  
cy8>M))c  
uppa`addK  
|Q/LC0?  
2. 设计和建模流程 ^*}D*=>\  
nnyT,e%  
e3ZRL91c  
v WXo#  
3. 在不同的系统中光栅的交换 @rYZ0`E9  
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