[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。 `t1$Ew
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 XKX,7  
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 单光栅分析 i)L:VkN  
−通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 CFm1c1%Hg  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 |{)xC=  
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 系统内的光栅建模 ,-3(^d\1F  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Tr0V6TS7  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 WrNgV@P  
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     ?=!XhU .  
两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 y8vH?^:%<  
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3. 系统中的光栅对准 5\0.[W
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 安装光栅堆栈 (?BgT i\  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 =>0M3 Qh{  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 I'9s=~VfY,  
 堆栈方向 4)HWPX  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 _P<lG[V  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 {!1n5a3" 1  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 bo;pj$eR3R  
- 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。 i!W8Q$V  
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 横向位置 @'r`(o3z!Z  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 pOVghllO  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 bepYe
T  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 QHzX 5$IM  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 k,R~oSA'n  
 通过组件定位选项。 '<D`:srV  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 FPMSaN P  
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 单光栅分析 +%#MrNM'  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 03QEXm~|Q  
 系统内的光栅建模 /GuSIZg"_  
- 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。 aT1CpY=T|.  
- 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。 {#*?S>DA  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 nG^M 2)(8  
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B~!G lT  
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5. 光栅级次通道选择 *lerPY3 q  
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F%.9fUo  
 方向 L_gsG|xX  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 )YnI!v2T  
 衍射级次选择 ui56<gI-  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 LD~Jbq  
- 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。 _.OMjUBZT  
 备注 eY4
`k  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 B)DC,+@$  
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V"7<[u]K|  
6. 光栅的角度响应 LN.Bd,  
}r~v,KDb  
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 衍射特性的相关性 _ 7BF+*T  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 X&9^&U=e  
- 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。 FU5LYXCs  
- 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） ?K4.L?D#J  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ?79SPp)oo  
z[5Y Z~}*  
17i<4f#  
EFRZ% Y  
示例＃1：光栅物体的成像 0r0\b*r  
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1. 摘要 )l!J$X+R  
hB P$9GR  
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+ 9\:$wMN  
NoJnchiU  
+H[}T ]  
2. 光栅配置与对准 Ok}{jwJ%W;  
   FI?gT  
>J^7}J  
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     IS,zy+w  
3. 光栅级次通道的选择 K2x
6R  
Gg=aK~q6  
N+\oFbE  
   F@=e2e 4  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 aPD?Bh>JU  
$z2xZqe  
1. 光栅配置和对准 .N5hV3  
n0+g]|a AF  
t4f (Y,v  
i7S>
RB  
ig{A[7qN  
~rgf{oGz  
2. 基底处理 hsTFAfa'  
Iz6ss(UJ  
C1X}3bB  
!Qv5"_  
3. 谐振波导光栅的角响应 mJ0}DJiX$  
]> nPqL  
6WA|'|}=  
tMxsR>sH  
4. 谐振波导光栅的角响应 pT("2:)x  
wXr>p)mP  
M|/oFV  
   .abyYVrN4?  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Y3vX)D}  
5z1\#" B[  
1. 用于超短脉冲的光栅
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EBZ$X  
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2. 设计和建模流程 ~gu=x&{  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 $T"h";M)s  
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