[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。 {yy^DlHb  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ]&3UF?  
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 单光栅分析 r2T-=XWB  
−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。 D 5qCn^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。 c D+IMlT  
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 系统内的光栅建模 mACj>0Z'  
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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。 a r#p7N  
−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。 s fxQ  
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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。 X$zlR)Re  
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3. 系统中的光栅对准 Ch`XwLY9  
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 安装光栅堆栈 8VJUaL@  
−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）。 v?)-KtX|  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 DYU+?[J  
 堆栈方向 ;%Jw9G\h  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 4}{HRs?  
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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）。 <JKRdIx&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 -y{o@  
- 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。 gRuNC=sR  
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 横向位置 xT I&X9P  
−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。 ?5nF` [rx  
−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。 ZD] ^Y}  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 ,V3P.ni]  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ^0R.U+?+  
 通过组件定位选项。 =yiR
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 C`3}7qi|C  
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 单光栅分析 >[=q9k  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 G}CzeL
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 系统内的光栅建模 sT
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- 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。 4;_{*U-  
- 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。 716JnG>  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 D[m;
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5. 光栅级次通道选择 -:`$8/A|  
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 方向 C)`k{(-{  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 c4oQ4  
 衍射级次选择 gmy$_4+6o  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 *,~d!Fc  
- 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。 v'7,(.E  
 备注 m UpLD+-j  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 q-gN0"z^6$  
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1q<BYc+z  
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6. 光栅的角度响应 quHq?oXV,  
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 衍射特性的相关性 .`&($W  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ~h6aw  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 X>j% y7v  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） [s$vY~_  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 s@K)RhTY  
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F6R+E;"4R'  
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示例＃1：光栅物体的成像 .t''(0_kC  
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1. 摘要 Y;d$x}dh  
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wq!Gj]B  
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SuU,SE'TX  
2. 光栅配置与对准 eWSA  
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     ]#;;)K}>  
3. 光栅级次通道的选择 n#XiCo_\  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 -iWt~  
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1. 光栅配置和对准 dO}6zQ\  
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Atf)  
2. 基底处理 B-PN +P2  
G vMhgG=D  
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@S\!wjl]C  
3. 谐振波导光栅的角响应 :U
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UZ7Zzc#g  
LgXc}3  
@dei}!e  
4. 谐振波导光栅的角响应 m/uBM6
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   P}hHx<L  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 LdnHz#  
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1. 用于超短脉冲的光栅
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Hc^q_{}"  
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OP0KK^#  
5r)ndW,aN  
2. 设计和建模流程 I^S gWC  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 
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