[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。 =OJ;0 /$6  
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!2:3MbtR  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ZWV|# c<G  
T2?HRx  
 单光栅分析 t)oapIeIe  
−通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 UkCnqNvx  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 EPW7+Ve  
S~$'W
A  
t<:D@J]a  
 系统内的光栅建模 J
` {6l  
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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。 6)\dBOz  
−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。 u!N{y,7W)  
a=GM[{og  
,G^[o,hS  
     NkxCs  
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。 Y^"4?96  
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3. 系统中的光栅对准 0JRD  
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(B>Zaro#  
 安装光栅堆栈 gM;}#>6  
−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）。 wN37zPnV~  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 SN+S6  
 堆栈方向 RK9>dk
W  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 J3S&3+2G  
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2>S~I"o0  
ZeasYSo4P  
 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）。 MrE<vw@he  
- 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 HW=xvA+  
- 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。 V'Y
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)Du-_Z  
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 横向位置 >',y  
−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。 YTY%#"  
−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。 {g/wY%u=  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 o}8{Bh^  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 `0BdMK
jA  
 通过组件定位选项。 B{, Bno  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 'zSgCgCHX8  
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9IGK<  
 单光栅分析 g"t^r3  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 /rF8@l  
 系统内的光栅建模 !awh*Xj6  
- 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。 U
FZ"C,  
- 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。 AvRcS]@=  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 rFag@Z"["  
>.dHt\  
7{BnXN[  
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5. 光栅级次通道选择 !Cj(A"uqY  
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5ouQQ)vA  
 方向 |i)lh_iN  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 %= u/3b:o  
 衍射级次选择 P!\hnm)%4  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 9$tl00  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 ^E@@YV  
 备注 (:?&G9k "  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 hjY0w  
EnscDtf(  
'XfgBJF=  
~"mj;5Id  
6. 光栅的角度响应 NXgRNca  
(DJvi6\H  
.:0M+Jr"  
 衍射特性的相关性 5gNLO\  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 QP\yaPE  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 EODB`$+  
- 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） Y$8; Gm<)  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 \REc8nsLy  
,RK3eQ  
Zd<[=%d  
6+%-GgPf  
示例＃1：光栅物体的成像 x}"Q8kD  
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1. 摘要 jfSg){  
e{t=>vry  
gB+ G'I  
P3$,ca'  
zUQe0Gc.b^  
v' 0!=r  
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2. 光栅配置与对准 vXubY@k2  
   PPgW ^gj  
,Oi^ySn  
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7)PJ:4IqS  
     5DSuUEvWcL  
3. 光栅级次通道的选择 J9a $AU*  
/| f[us-w  
HXP;0B%4  
   .Cfp'u%\;  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 T&4fBMBp,%  
IozNjII$:.  
1. 光栅配置和对准 CgoXZX  
w-dI<s  
/hfUPO5  
_FFv#R*4  
pE(sV{PD  
j]4,6`b\  
2. 基底处理 {r{>?)O  
Loc8eToZ  
~*kK4]lP  
+{0=<2(EC  
3. 谐振波导光栅的角响应 =SL^>HS.fo  
I}ndRDz[  
D8 wG!X  
GDmv0V$6  
4. 谐振波导光栅的角响应 +Z$a1Y@  
h{H]xe[Q  
i]@c.QiFN  
   bQpoXs0w;  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 6>lW5U^yA\  
XJ\_V[WA  
1. 用于超短脉冲的光栅 6,zDBax  
ZZwBOGVU  
X$PS(_M  
]eD[4Y\#t  
\aB&{`iG  
O E]~@eU  
)Kr(Y.w  
2. 设计和建模流程 g!\QIv1D  
3m~U(yho  
xT/9kM&}L  
]Qc: Zy3  
3. 在不同的系统中光栅的交换 JQr36U  
S~} +ypV  
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