[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。 F\<{:wu   
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ] $F%  
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 单光栅分析 :?gp}.  
−通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 d263#R  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 <I{Yyl^  
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 系统内的光栅建模 "!#KQ''R  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 0J.]`kR  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 dFk$rr>q  
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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。 }(#;{_  
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3. 系统中的光栅对准 7! /+[G  
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 安装光栅堆栈 v
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−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）。 R E9`T  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 !!)NER-dv  
 堆栈方向 X(;WY^i!  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 =GC,1WVEqV  
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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）。 =AX"'q  
- 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 S3y(' PeF  
- 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。 =<r1sqf  
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 横向位置 +6(\7?  
−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。 Eg_ram`\R  
−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。 ~6#O5plKc  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 be HEAQ  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 (~?p`g+I.P  
 通过组件定位选项。 }(9ZME<(  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 3yLJWH
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 单光栅分析 yXCH
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- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 bg^<e}{<H  
 系统内的光栅建模 ]3
L/8]:  
- 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。 _W>xFBy  
- 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。 mpd?F'V  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 pL
,l  
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G|z%T`!U1;  
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5. 光栅级次通道选择 nPUD6<bF  
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 方向 U.N?cKv  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ]$I}r= Em  
 衍射级次选择 +.QJZo_  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 H`rd bE  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 W@D./Th  
 备注 ,OFNV|S$  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ]l,,en5V  
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6. 光栅的角度响应 xcH&B%;f  
H^M>(kT#&  
jW>K#vj  
 衍射特性的相关性 #Sg"/Cc  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 bbT$$b-  
- 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。 iWIq~t*,H]  
- 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） kq@~QI?9  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Pk;YM}  
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示例＃1：光栅物体的成像 eg24.W9c  
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1. 摘要 -,2CMS#N  
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2. 光栅配置与对准 |q
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3. 光栅级次通道的选择 "F[7b!>R  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 -gUp/#l1  
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1. 光栅配置和对准 (e0(GOqf4  
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&xUD(  
7Gy:T47T\@  
2. 基底处理 Ov^##E  
uqLP$At  
b'Km-'MtH  
3#Bb4\_v  
3. 谐振波导光栅的角响应 EX#AJ>?V(  
X-#&]^d  
ESYF4-d+  
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4. 谐振波导光栅的角响应 *ifz@8C }  
keFH CC  
[c;#>UQMf  
   FRQ0t!b<M1  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 T^(> 8/O  
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1. 用于超短脉冲的光栅 *l=(?Pe<  
LD1&8kJ*l  
G? XS-oSv  
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v; R2,`[W  
6)7cw8^  
?{e}ouKYX1  
2. 设计和建模流程 *UJ4\  
f 9Kt>2IN  
bzxf*b1I  
o]RZd--c<  
3. 在不同的系统中光栅的交换 ixSr*+  
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