[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。 JpHsQ8<  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 yI|?iBc7nC  
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 单光栅分析 <!HDtN  
−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。 b yreleWo  
−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。 7R`ZT
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 系统内的光栅建模 ;@-5lCvC(+  
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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。 _j
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−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。 F1[[fH  
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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。 W
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3. 系统中的光栅对准 9v3N
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 安装光栅堆栈 LzSusjEW@  
−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）。 7 ,~Krzv  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 WG=r? xE  
 堆栈方向 GT}#iM  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 `ZV'7|  
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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）。 {$=%5  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 X"59`Yh  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 I{U
B!0H  
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 横向位置 Ev ,8?  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 bvvx(?!  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 :#KURYO<  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 SvJ8Kl OV  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Ykq
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 通过组件定位选项。 ,fLe%RP  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 Li$k<AM  
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 单光栅分析 h"m7r4f  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 !9Xex?et  
 系统内的光栅建模 cne[-E  
- 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。 :fUmMta  
- 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。 0']M,iC/  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 >qZRIDE5$  
Y^f|}YO%y  
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5. 光栅级次通道选择 pswppC6f  
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"K?  
 方向 \hX^Cn=6  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 @UBp;pb}=h  
 衍射级次选择 \NRRN eu|  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 )A"7l7?.n)  
- 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。 ]e9kf$'  
 备注 b*7i&q'H  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 3+'w%I  
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6. 光栅的角度响应 xDS9gGr  
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 衍射特性的相关性 FeJ5^Gh.  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 9`{cX  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 O jmz/W  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） =>U~ligu  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 uq_SF.a'v  
Y,r2m nq  
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示例＃1：光栅物体的成像 c1f6RCu$b  
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1. 摘要 m[XN,IE#u  
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2. 光栅配置与对准 5VN4A<))  
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3. 光栅级次通道的选择 ifkA3]  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 sTb/l!=o  
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1. 光栅配置和对准 REw3>/=  
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1>Op)T>{c  
1ayxE(vMcX  
2. 基底处理 0YS*=J"7z  
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3. 谐振波导光栅的角响应 Zd%*,\`S  
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d+bTRnL  
k~?@~xm,R  
4. 谐振波导光栅的角响应 R(:q^?  
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   ;%U`P8b!  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 u^`B#b'  
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1. 用于超短脉冲的光栅 Fv3fad@x  
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UE(%R1Py  
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`=FfzL  
2. 设计和建模流程 HK}C<gg  
ua2SW(C@  
_G`kj{J  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 .~Td/o7  
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