[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。 )&b}^1
  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 C}M0XW  
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 单光栅分析 W>aQ tT  
−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。 (6b?ir~  
−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。 -52@%uB  
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 系统内的光栅建模 :V5!C$QV  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 d=xI   
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 2fHIk57jP  
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     {y+v-v/#  
两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 ~:ub  
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3. 系统中的光栅对准 dd?x5|/#  
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 安装光栅堆栈 Eb4< 26A  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 cAsSN.HFS  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 9}'l=b:Jms  
 堆栈方向 }5fI*v  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 wHo#%Y,Nmi  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 5sA>O2Rt>  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 N~Sue  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 #C=L^cSx(  
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 横向位置 nCSd:1DY  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 ShsP]$Yp  
−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。 iC5JU&l  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 +"N<-  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 gl(6m`a>  
 通过组件定位选项。 Li<266#A!  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 j.yr5%  
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 单光栅分析 y!{/'{?P  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 !!D:V`F/d  
 系统内的光栅建模 R(7X}*@X  
- 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。 ^JF_;~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。 ke;*uS  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 |Z^c#R  
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5. 光栅级次通道选择 q%=7<( w  
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 方向 \ /X!tlwxh  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 U~zN*2-  
 衍射级次选择 xx`8>2T#e  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 7gR;  
- 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。  "p
pb%=  
 备注 ,*}g r  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 <J_,9&\
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6. 光栅的角度响应 ?\p
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0.+Z;j  
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 衍射特性的相关性 RxDxLU2kt  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 (Ss77~W7  
- 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。 .]P;fCQmM  
- 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） %RD7=Z-z  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 H|Fqc=qp  
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R;-FZ@u/  
示例＃1：光栅物体的成像 m=y,_Pz>U  
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1. 摘要 OXCml(>{  
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)eGu4iEPM  
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2. 光栅配置与对准 ][K8\  
   G`JwAy r'  
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     .$s|T  
3. 光栅级次通道的选择 Q_|S^hxQ  
iO=uXN1g  
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   aKU8" 5  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 3/|{>7]1  

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H!P  
1. 光栅配置和对准 ^A$XXH'  
-clg'Aa;.  
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)^2jsy -/  
f%%En5e+  
2. 基底处理 SE-, 1p  
NTX+7<  
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KdQ|$t  
3. 谐振波导光栅的角响应 (V%vFD
1)  
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Gg,k  
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4. 谐振波导光栅的角响应 qf&
{O:,Z  
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_I"<?sh3  
   ~5qZs"ks  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 vh.tk^&  
!_z>w6uR  
1. 用于超短脉冲的光栅 {'bkU9+  
b6M)qt9R  
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>N"PLSY1  
(zODV4,5k`  
Pb&+(j  
2. 设计和建模流程 ^7<mlr  
?PtRb:RHt  
exU=!3Ji  
(w  
3. 在不同的系统中光栅的交换 tl
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