[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。 AOUO',v  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 H>9$L~  
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 单光栅分析 3|3lUU\I  
−通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 an~Kc!Oki  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 +R$KEGu~0Y  
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 系统内的光栅建模 5Px_vtqP  
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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。 fsu"Lc  
−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。 VvKH]>*  
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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。 !^\/ 1^  

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3. 系统中的光栅对准 HR  
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 安装光栅堆栈 f^ qQ5N  
−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）。 4F?1,-X  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 o}z}79Z  
 堆栈方向 ?9A[;j|a0  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 m\=u/Zip  
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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）。 ?hYe4tc-#  
- 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 %e(,PL  
- 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。 {ar}.U  
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 横向位置 H Vy^^$  
−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。 I(e
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−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。 >xN^#$ng}  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 NR5A"
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 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 C Qebb:y  
 通过组件定位选项。 gMbvH
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 M}>q>  
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 单光栅分析 ZpyRvDz  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 EMo6$(  
 系统内的光栅建模 -uZ^UG!K  
- 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。 [*(MI 9WM  
- 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。 E:ytdaiT  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 b8Qm4b?:4  
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NC  
5. 光栅级次通道选择 iX28+weH  
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 方向 IO4 IaeM  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 TJ<PT  
 衍射级次选择 1NTe@r!y  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 DCm;dh  
- 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。 W[jxfZD9v  
 备注 ?/\;K1c p  
- 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,+!4  
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D]!]V:h  
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6. 光栅的角度响应 3O.-'U1K  
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 衍射特性的相关性 \yqiv"'  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 -}(W=r\  
- 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。 r{btBv  
- 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） {MS&t09Wh  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 5^xt/vYa)  
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示例＃1：光栅物体的成像 g^idS:GtX5  
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1. 摘要 _FV.}%W<u  
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[H&m@*UO  
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2. 光栅配置与对准 YP7<j*s8  
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      4@5<B  
3. 光栅级次通道的选择 ,R)[$n  
Ut%ie=c  
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   4 (yHD  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 1~*_H_Q't  
PyoLk  
1. 光栅配置和对准 +X< Z 43  
*cd9[ ~  
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K,RIa0)  
*-n$n  
<D=%55  
2. 基底处理  LKm5U6  
%H@fVWe2wT  
;HC"hEc!  
>3ODqRu  
3. 谐振波导光栅的角响应 |`|b&Rhu  
~5|a9HV:  
>!$4nxq2>  
HCP Be2  
4. 谐振波导光栅的角响应 q\~7z1   
QW!'A`*x  
V}(%2W5X+  
   V=c&QPP  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 JmBYD[h,  
\h yTcFb  
1. 用于超短脉冲的光栅 h m"B kOA  
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UKzmR
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4, :D4WYWD  
@<YZa$`  
oU2RxK->u  
2. 设计和建模流程 Ro1l:P)C`  
QCjmg5bf'7  
J@$>d  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 cB<
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