[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。 i&HV8&KygN  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 L|Ydd!m  
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 单光栅分析 vJCL m/}*  
−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。 uLCU3nI  
−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。 IRU2/Ycg  
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 系统内的光栅建模 %nCUct@c  
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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。 ,9pi9\S  
−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。  \1MDCP9:  
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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。 6wd]X-G++  
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3. 系统中的光栅对准 2G-? P"4l@  
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 安装光栅堆栈 6,)y{/ENC  
−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）。 bpx=&74,6m  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 1v4kN -  
 堆栈方向 mTPj@F>  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 D1n2Z:9  
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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+rqY  
- 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 %:,=J  
- 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。
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 横向位置 f UIs(}US  
−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。 ~ YK<T+  
−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。 j VZi_de  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 vVW=1(QWI#  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 @5y(>>C}8%  
 通过组件定位选项。 z~H Gc"~  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 8j'*IRj*q  
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 单光栅分析 m%[t&^b}T  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 =5ih,>>g  
 系统内的光栅建模 FZ9<Q  
- 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。 'oz={;  
- 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。 ;*2e;m~)?  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 j''Iai_  
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5. 光栅级次通道选择 >, E$bm2  
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 方向 6^|6V  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 \.c )^QQ  
 衍射级次选择 x+cF1N2.  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 GC[{=]}9U  
- 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。 b8.%?_?  
 备注 ;J(,F:N  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 LJwMM  
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6. 光栅的角度响应 n\-_i2yy  
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 衍射特性的相关性 LUNs|\&  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 R2aK5~
 
- 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。 q|X4[E|{Q  
- 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） kI3zYD^:  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Jyci}CU3\Q  
A_Iu*pz^^  
E`fssd~  
^|GtO.  
示例＃1：光栅物体的成像 [ 5W#1 &  
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1. 摘要 5TneuGD  
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Sz|CreFK16  
Bh,)5E^m  
\TB%N1^  
1?RCJ]e5  
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2. 光栅配置与对准 r?nV Sb|[  
   _S2^;n?  
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D}/=\J/  
     {!1n5a3" 1  
3. 光栅级次通道的选择 < }wAP_
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O*03PF^  
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   a\69,%!:  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 :"P hkR  
//M4Sq(  
1. 光栅配置和对准 GHJ=-9{YL  
!""!sFx)R  
; G59}d p~  
s`iNbW="  
Sq|1f?_gU  
{vT55i<mk  
2. 基底处理 j]B$(pt  
`Kc %S^C'  
e#6&uFce  
o`K^Wy~+k#  
3. 谐振波导光栅的角响应 UW/3{2  
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12d}#G<q-  
4. 谐振波导光栅的角响应 :@>br+S  
an=+6lIl  
5Vqmv<F;$Z  
   Q)6wkY+!  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 sL7`=a.&T  
]v@tZ}  
1. 用于超短脉冲的光栅 +:"6`um|  
V1`5D7Z  
JQ@`EV9,  
k~jKJb-_  
?]\W8)  
LA+$_U"Jk  
o?va#/fk  
2. 设计和建模流程 Wl !!5\  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 D){"fw+b  
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