[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。 \6PIw-)  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 MLDg).5  
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 单光栅分析 k>@^M]%  
−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。 w6%CBE2  
−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。 5v03<m0`y  
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 系统内的光栅建模 %EhU!K#[  
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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。 7m)ykq:?  
−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。 ;$&
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 5~TA(cb5  
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3. 系统中的光栅对准 loVvr"&g  
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 安装光栅堆栈 @9Pn(fd]  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 x@(f^P  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 rsj}hS$  
 堆栈方向 1OGv+b)  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 %^BOYvPx  
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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）。 ?;QKe0I^  
- 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 iPL'JVPZ  
- 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。 ].+G-<.:  
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 横向位置 EJ|ZZYke!  
−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。 u,k8i:JY  
−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。 WmBnc#>gK  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 Sgk{NM7|k  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或
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 通过组件定位选项。 S~9kp?kR$  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ZuV  
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 单光栅分析 P+l^Ep8P  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 G#M]\)f%  
 系统内的光栅建模 ~x\Q\Cxp  
- 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。 &3/H P)*<]  
- 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。 /JYi^rZ  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ?Qp_4<(5  
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U?C{.@#w  
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5. 光栅级次通道选择 'vClZGQ1  
(G;*B<|A  
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 方向 \Vq;j 1  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 bhT]zsBK  
 衍射级次选择 T8oASg!  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 hkc_>F]Hx  
- 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。 +u.L6GcB  
 备注 {.)D)8`<d  
- 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>M%?Tw  
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6. 光栅的角度响应 B75SLK:h=  
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 衍射特性的相关性 {1ceF  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 &(7
Io?  
- 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。 GDntGTE~sk  
- 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） k}gs;|_  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 D/>5\da+y  
p.olXP  
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示例＃1：光栅物体的成像 r}bKVne  
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1. 摘要 5eJd$}Lbc  
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2. 光栅配置与对准 ^)I:82"|?  
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3. 光栅级次通道的选择 l{g(z!  
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   }+1oD{  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 &B C#u.^!  
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1. 光栅配置和对准 $Tza<nA  
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RCr:2 Iz  
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2. 基底处理 t=#)3C`Q}  
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3. 谐振波导光栅的角响应 o6oYJ`PY  
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L`v,:#Y   
TrW3@@}j  
4. 谐振波导光栅的角响应 xh$[E&2u  
WP9=@X Z  
th{h)( +H  
   t~Ax#H  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 dmne+ufB  
fx},.P=:*  
1. 用于超短脉冲的光栅 5l#)tX.by  
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2. 设计和建模流程 "rtmDNpL  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 l;
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