[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。 ,"/_G  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 -{<%Wt9  
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 单光栅分析 ~5|a9HV:  
−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。 >!$4nxq2>  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 >ko;CQR  
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 系统内的光栅建模 V=c&QPP  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 (/)JnBy0  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 &8(2U-  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 >):b AfI  
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3. 系统中的光栅对准 ~(^
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 安装光栅堆栈 9uq| VU5  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 | zAey\  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 )TWf/Lcp  
 堆栈方向 )j$Bo{  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 \/5 8#  
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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）。 g` Wr3  
- 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 S-1}3T%  
- 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。 :ortyCB:H  
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 横向位置 > 4^U=T#  
−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。 B}3s=+L@8  
−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。 5Ph"*Rz%  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 4b(iGLrt0  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 & z?y  
 通过组件定位选项。 j\ )Qn2r  
CfVz'  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 jHFdDw|N`  
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 单光栅分析 *"E]^wCn  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 . E.OBn  
 系统内的光栅建模 h rZ\ O?j  
- 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。 s*VZLKO  
- 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。 yyXJ_B  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ld3,)ZY  
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l\S..B +  
5. 光栅级次通道选择 rVz#;d!`z  
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 方向 8`im4.~#%  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 r[hfN2,
#  
 衍射级次选择 J${wU@_%  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 2Ay2 G-  
- 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。 "=qdBG9  
 备注 +tuC845  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ^+}<Q#y-  
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6. 光栅的角度响应 OnD+/I  
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 衍射特性的相关性 5:YtBdP  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 z`/v}'d[X  
- 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。 (+9@j(  
- 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） {gJOc,U4b  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ov?>ALRg  
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T,;6q!s=  
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示例＃1：光栅物体的成像 >SccoI  
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1. 摘要 7^:s/xHO*  
Vls*fY:W  
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Ha;^U/0|  
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2. 光栅配置与对准 Ii;~ xc  
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Vj`9j. 5  
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     dGZVWEaPfx  
3. 光栅级次通道的选择 PF4Cs3m/  

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U|iSJ%K  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 {GZHD^Ce  
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1. 光栅配置和对准 Ib]{rmaP  
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e PlEd'Z  
2. 基底处理 0hCJovSG%  
Rh,*tS  
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3. 谐振波导光栅的角响应 1P&c:n  
.LdLm991,Y  
YQ2ie>C8  
]yA| m3^2  
4. 谐振波导光栅的角响应 NaLec|6<t  
)7:2v1Xr]  
N#Y4nllJ  
   Xv6z>z.  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 oO!@s`  
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1. 用于超短脉冲的光栅 pX|\J>u)
  
_! \X>rfz  
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y~''r%]  
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5"k_Ms7R,  
2. 设计和建模流程 OP%h`  
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}8 fG+H.  
3. 在不同的系统中光栅的交换 i$$\}2m{L  
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