[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。 gaaW:**y  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 {O,D9
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 单光栅分析 woJO0hHR  
−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。 nS0K&MH6B  
−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。 5 T1M:~u i  
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 系统内的光栅建模 \TSt  
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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。 O^v^GG=e;C  
−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。 CZ*c["x2  
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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。 Q.Hy"~  
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3. 系统中的光栅对准 ^D8YF  
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 安装光栅堆栈 1UX"iOx(  
−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）。 ^OKCvdS  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 Dk4Jg++  
 堆栈方向 f^il|Obzl  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 PLR[nB7K  
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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）。 2C^/;z  
- 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 ;rWgt!l  
- 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。 mw)KyU#l,:  
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 横向位置 %cMX]
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−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。 =4cK9ac  
−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。 :4s{?IY
)l  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 aOWW..|  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 aOHf#!/"sb  
 通过组件定位选项。 R=P=?U.  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 }}y$T(:l  
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 单光栅分析 eS(\E0%QI  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 - &u]B$  
 系统内的光栅建模 a;JB8  
- 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。 cM%I5F+n  
- 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。 P6'Oe|+'  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Z18T<e  
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5. 光栅级次通道选择 Bfe#,  
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 方向 .4E5{F{~  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 pw|f4c7AH  
 衍射级次选择 xUl=N   
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 IcmTF #{D  
- 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。 uYVlF@]  
 备注 Er/h:=  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 | a001_Wv  
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6. 光栅的角度响应 |R$V[  
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 衍射特性的相关性 pG"pvfEl9f  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 B(tLV9B3Q  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 2ZTz{|y  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） 9N1Uv,OtB  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 5cahbx1"  
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示例＃1：光栅物体的成像 'T=$Q%Qv  
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1. 摘要 scr`] tD  
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Q\H1=8  
*=G~26*!V  
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2. 光栅配置与对准 YoC{ t&rY  
   Cu2eMUGt  
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aC!e#(q  
     !V%h0OE\  
3. 光栅级次通道的选择 "6^~-`O  
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   R=7,F6.  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 "c+j2f'f  
blVt:XS{,m  
1. 光栅配置和对准 O {hM  
vk:k~  
1\t#*N  
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BB$(0mM^  
o$4i{BL  
2. 基底处理 l_q=@y  
T'W@fif  
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d*B^pDf  
3. 谐振波导光栅的角响应 ~[N"Q|D3Y  
}EMds3<  
xj!G9x<!  
Hxr)`i46  
4. 谐振波导光栅的角响应 [^D~T  
&^7^7:Y=?  
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_C  
   u3k{s  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 E2nsBP=5C  
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1. 用于超短脉冲的光栅 ZzO^IZKlC  
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\i.Yhl:O  
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v1`*}.#  
2. 设计和建模流程 ,7/F?!G!J  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 gLzQM3{X9  
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