[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。 e9rgJJ  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 i?'|}tK  
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 单光栅分析 8l >Xbz  
−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。 nc.:Wm6Mj  
−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。 oGz5ZDa#  
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 系统内的光栅建模 @8lT*O2j  
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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。 oVIc^yk5a  
−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。 mIv}%hD  
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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。 4z,/0  
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3. 系统中的光栅对准 FA}y"I'W  
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 安装光栅堆栈 E*d UJ.>  
−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）。 =&WH9IKz  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 /NQ PTr  
 堆栈方向 jm,cVo  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 OZQN&
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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）。 _Oy;:XN  
- 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 yBfX4aH:`  
- 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。 e;9x%kNs!  
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 横向位置 xpBQ(6Y  
−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。 u]&+TR  
−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。 OuyO_DSI  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 S%jFH4#  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 DSK?7F$_oE  
 通过组件定位选项。 X}`39r.  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 X~Hm.qIR  
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 单光栅分析 L+8O 4K{  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 |mT1\O2a  
 系统内的光栅建模 p;~oIy\,  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 x;A.Ll  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 g9j&\+h^  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 `bF4/iBW  
HF*j=qt!  
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5. 光栅级次通道选择 -?NAA]P5c@  
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 方向  '3xK1Am  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 gnw">H  
 衍射级次选择 9*VL|  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 >v)V2,P -  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 vb3hDy  
 备注 oj@=Cq':-  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ,JfP$HJ  
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nK#%Od{GF
 
6. 光栅的角度响应 <MoyL1=  
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o $'K}U  
 衍射特性的相关性 XXxH<E$p  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 *bUOd'vh  
- 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。 L.8`5<ITw  
- 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） K$O2 Fq@y  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 QwL*A `@  
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示例＃1：光栅物体的成像 {u4AOM=)  
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1. 摘要 =,8nfJ+x  
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2. 光栅配置与对准 |Qn>K   
   G!o6Y:1!  
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     PsOq-  
3. 光栅级次通道的选择 a'r1or4  
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   E6M*o+Y  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 8,(--A  
M{SJ8+G  
1. 光栅配置和对准 3#y`6e=5  
E<7$!P=z`  
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2. 基底处理 |>'q%xK  
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Q$sC%P(y  
3. 谐振波导光栅的角响应 ^# 4e_&4  

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R7O<>kt  
4. 谐振波导光栅的角响应 .1z=VLKF'  
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YMVi7D~;Q$  
   yYSoJqj Q  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 L >)|l  
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1. 用于超短脉冲的光栅 5\h6'  
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2. 设计和建模流程 ]9c{qm}y  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 u%Mo.<PI  
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