[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。
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 a54S,}|  
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 单光栅分析 )6eFYt%c  
−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。 _ q AT%.  
−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。 [{#n?BT  
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 系统内的光栅建模 n57mh5mixM  
WI.+9$1:P  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 s@Loax6@B  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 ~}SQLYy7Z  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 !3o/c w9  
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3. 系统中的光栅对准 b,'rz04^  
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 安装光栅堆栈 9*Fc+/  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 bjN"H`Q  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 k^K%."INn  
 堆栈方向 |!1iLWQ  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 FI)0.p  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 }uO2x@  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 75A60Uw  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 dEor+5}  
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 横向位置 |HPb$#i  
−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。 L Z3=K`gj  
−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。 ?+$EPaC2  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 c:s[vghH^#  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 RLGIST`  
 通过组件定位选项。 %WYveY  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 W#wC  
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 单光栅分析 h(^[WSa  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 s8k4e6ak  
 系统内的光栅建模 JqEo~]E]  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 pwF])uf*{\  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 q\~D:z$+CO  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Qr?(2
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5. 光栅级次通道选择 ZKi?;ta=  
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 方向 T'N/A9{q  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。
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P)Q  
 衍射级次选择 R]o2_r7N"}  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 lnV!Xuf  
- 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。 "2T* w~V&y  
 备注 @^HZTuP2;  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ,rhNXx  
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6. 光栅的角度响应 WTZuf9:  
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{HBmSR  
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 衍射特性的相关性 yQC8Gt8  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 }w)wW1&  
- 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。 YH-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） XZ/cREz^s  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 6h\; U5  
;Udx|1o  
iF"kR]ZL  
Vj[,o Vt$  
示例＃1：光栅物体的成像 A.<M*[{q  
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1. 摘要 )U{IQE;T#  
K!gocNOf  
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ket"fXqJX  
S#\Cyn2(t  
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2. 光栅配置与对准 yuF\YOA9  
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M+L0 X$}NZ  
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E|=]k  
     w.Go]dpK  
3. 光栅级次通道的选择 (z%OK[  
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   ^i17MvT'  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 G\*`%B_ n  
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1. 光栅配置和对准 l D]?9K29  
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>+*lG>!z  
-4S4I  
IVG77+O# }  
M =GF@C;b  
2. 基底处理 e`%<D[-  
alZ83^YN'  
iM{cr&0  
-M`+hVs?  
3. 谐振波导光栅的角响应 5K$d4KT  
BU%gXr4Ra  
.Kk'N  
#vT~D>zj  
4. 谐振波导光栅的角响应 6+yA4pRSd  
\B8[UZA.&  
}yM!o`90  
   wmit>69S  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 eo4v[V&  
q_0,KOGW  
1. 用于超短脉冲的光栅 P".rm0@R  
O4,?C)  
*g 2N&U  
Mog!pmc{  
Qx77%L4  
0u ,nSvch  
EBplr ,  
2. 设计和建模流程 FJ O-p  
?,*KAGg%  
5<|X++y}8)  
Us8nOr>5  
3. 在不同的系统中光栅的交换 DgC;1U'  
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