[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。 H9)uni   
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 1UM]$$:i  
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 单光栅分析  iz^wBQ  
−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。 78QFaN$  
−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。 Wq9s[)F"Z  
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 系统内的光栅建模 ?*s!&-KI  
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N$70N7I;  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 'j)eqoj  
−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。 a;S^<8  
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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。 ,){0y%c#y  
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3. 系统中的光栅对准 *tO<wp&  
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 安装光栅堆栈 hrL<jcv|  
−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）。 ;p_X7N  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ^]DWrmy  
 堆栈方向 OX`n`+^D  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 *=7[Ip<X  
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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）。 $ B9=v  
- 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 5VTbW   
- 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。 2bJFlxEU  
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 横向位置 biG9?  
−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。 Xdq, =;  
−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。 =e;wEf%`  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 $;CC lzw  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 C#~MR+;  
 通过组件定位选项。 +Y~+o-_  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 +mA=%?l  
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 单光栅分析 S
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- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 3I5WD
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 系统内的光栅建模 X4$e2f  
- 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。 2f!oA~|2  
- 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。 RNdnlD#P  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Wn^^Q5U#  
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PBL^xlg  
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5. 光栅级次通道选择 vy@Lu cB  
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 方向 .e"Qv*[^  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 r(i)9RI+(  
 衍射级次选择 v)yimIHzo  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 k
Ml<
 
- 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。 S7a6ntei  
 备注 2]9<%-=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 1J"9r7\  
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HzV+g/8>A  
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6. 光栅的角度响应 h!K2F~i{P  
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UWp8I)p!\O  
 衍射特性的相关性 z,|%? 1  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 vB5iG|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。 ~5uNw*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）  vkpV,}H  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 MN
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ZPsY0IzLo  
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示例＃1：光栅物体的成像 <88}+j  
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1. 摘要 yl<$yd0Zdu  
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2. 光栅配置与对准 ~e<'t4  
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3. 光栅级次通道的选择 %4|}&,%%r  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 mUyv+n,  
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1. 光栅配置和对准 >?W;>EU
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5m USh3  
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<Mn7`i   
2. 基底处理 uM)9b*Vbo  
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3. 谐振波导光栅的角响应 H"GE\  
RQS:h]?:l  
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VWA-?%r  
4. 谐振波导光栅的角响应 lDPRn~[#\  
KT;C RO>  
dbT^9: Q  
   g1 Wtu*K3  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 %Di7u- x  
?Y6la.bc{  
1. 用于超短脉冲的光栅 4R*<WdT(  
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Z_V&IQo-7  
FQ|LA[~  
2. 设计和建模流程 Hu9-<upc&  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 kLPO+lg+  
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