[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。 UkcH+0o  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 rDGrq9  
#'n.az=1  
 单光栅分析 v8zOY#?  
−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。 :3{n(~  
−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。 yd[4l%G(zS  
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 系统内的光栅建模 |l@z7R+4*  
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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。 Y$9x!kV  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 .>S1do+  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 bXA%|7*  
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3. 系统中的光栅对准 ([#'G+MC&  
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 安装光栅堆栈 r;p@T8k  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 pu_?)U  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 7}e5ac  
 堆栈方向 ;@ G^eQ  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 w`v`aw]  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 Ai)>ot  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 wd3OuDrU  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 ,3!TyQ\m'  
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 横向位置 ryqu2>(   
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 %gWQ}QF  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 H[}lzL)  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 x U"g~hT  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 \UX9[5|  
 通过组件定位选项。 %gj7KF  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 `jyyRwSoe  
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fs-LaV 0  
 单光栅分析 ya[f?0b0  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Jfo'iNOu  
 系统内的光栅建模 sLFZ61rT  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 j-VwY/X  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 #,97 ]  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 FM(EOsWk  
@/:7G.  
|Y?<58[!)  
TL)7X.1'L  
5. 光栅级次通道选择 !\'H{,G  
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 方向 _+Sf+ta  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 \3"B$Sp|=  
 衍射级次选择 mSvSdKKKlI  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 [9V}>kS)  
- 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。 #`!mQSK  
 备注 s=5k7  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 Dr[;\/|#  
#Ma:Av/ )  

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6. 光栅的角度响应 [h !
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 衍射特性的相关性 {qU;;`P]|  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 U@
CAQ?  
- 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。 m{$}u
@a  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） %d*0"<v  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ~j(vGO3JB  
LI&E.(:  
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示例＃1：光栅物体的成像 x*RSD,3  
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1. 摘要 .tppCy  
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nnvS.s`O  
B3D}'<  
-iY-rzW  
#5kclu%L$  
7Z~JuTIZ  
2. 光栅配置与对准 ULBEe@s  
   { Ie~MW  
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     b/Ma,}  
3. 光栅级次通道的选择 w4CcdpR  
7U1M;@y  
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   4nP4F+  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 9nY|S{L  
x?lRObHK  
1. 光栅配置和对准 oU @!R  
kB=B?V~#  
%3"3V1  
K*2s-,b *  
8_G6X\q};  
Mis B&Ok`k  
2. 基底处理 3e47UquZ  
9I2&Vx=DSt  
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i2rSP$j  
3. 谐振波导光栅的角响应 m@+QC$6S  
FN<>L0  
j~V$q/7S  
i+in?!@G:  
4. 谐振波导光栅的角响应 T3<1{"&  
Ejr'Yzl3_  
Lu:*nJ%1[  
   o<txm?+N  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 %
4F\#" A  
[tJn!cMs  
1. 用于超短脉冲的光栅 OFmHj]I7=  
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7&wxnxSk^  
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00f'G2n  
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2. 设计和建模流程 i
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3. 在不同的系统中光栅的交换 ^BRqsVw9  
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