[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。 x]jJ  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 I>z0)pB  
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 单光栅分析 SW_jTn#x  
−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。 S-KHot ?  
−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。 qFYM2  
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 系统内的光栅建模 $|bdeQPr\  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 H)O I&?  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 6'1m3<G_  
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     *.F4?i2D  
两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 ptEChoZ6  
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3. 系统中的光栅对准 w [7vxQ!-  
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 安装光栅堆栈 %T'<vw0  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 r:Rk!z*  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ~zT743  
 堆栈方向 E+e:UBeUV  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 YP
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 wPrqFpf  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 X{G&r$  
- 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。 H$={i$*,Y  
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 横向位置 sw$$I~21  
−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。 K)[DA*W  
−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。 g,]GzHV1  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 pDV8B/{  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 |g,99YIv>  
 通过组件定位选项。 ].r~?9'/  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 nBJ'ak   
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 单光栅分析 vkE a[7  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ee\QK,QV  
 系统内的光栅建模 e> -fI_+b  
- 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。  "1HKD  
- 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。 ?3=y]Vb+  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 N83c+vs%c  
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5. 光栅级次通道选择 eNc>^:&y*  
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 方向 c%@< h6  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 IB\O[R$x  
 衍射级次选择 PB(I3R9  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 v1}9i3Or#  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 F0x'^Z}Q;  
 备注 'B yB1NL  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 A} v;uNS]  
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6. 光栅的角度响应 #G!\MYfQt  
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 衍射特性的相关性 b>]k=zd  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 \zLKSJ]  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 "el}9OitC  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） ~`X$bF  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 )0?u_Z]w9  
Tnoy#w}Ve  
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示例＃1：光栅物体的成像 IN7Cpg~9%  
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1. 摘要 ToR@XL!%rP  
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2. 光栅配置与对准 2@,rIve  
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     Y_nl9}&+C0  
3. 光栅级次通道的选择 sA2esA@C<o  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 3b[.s9Q  
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1. 光栅配置和对准 -QK-w>  
P!dSJ1'oC  
MdhD "Q  
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pi5DDK  
I%l2_hs0V  
2. 基底处理 bbT1p:RF  
L~Y^O`c  
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@MP;/o+  
3. 谐振波导光栅的角响应 gg/2R?O]  
q$PO.#  
Q^*4
FH!W  
u#UtPF7q  
4. 谐振波导光栅的角响应 &H[7UyC  
KW!
+Ws  
fp}5QUm-  
   P*
n/qj8h  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 hP}-yW6]  
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1. 用于超短脉冲的光栅 $[oRbH8g  
\k{d'R#~(  
6O_l;A[=1  
s|I$c;>  
VTwQD"oB  
| {Q}:_/q  
qu&p)*M5  
2. 设计和建模流程 a7!{`fR5  
a"l\_D'.K8  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 qh+&Zx~  
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