[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。 af=lzKt*  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 F^!_!V B  
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 单光栅分析 i >BQRbU  
−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。 ~mT([V  
−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。 oK2jPP  
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 系统内的光栅建模 Htce<H-P  
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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。 2-rfFqpe  
−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。 q=26($  
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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。 GOX2'N\h^  
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3. 系统中的光栅对准 }`_x%]EJ  
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 安装光栅堆栈 G=m18Bv{  
−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）。 KK/siG~O  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 LC0g"{M  
 堆栈方向 er2#h  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 H|<Zm:.%$  
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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）。 lR5k1J1n  
- 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 +wm%`N;v<  
- 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。 Gi,4PD-ro  
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 横向位置 CD)JCv  
−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。 Uq(fk9`6  
−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。 (CY#B
%*
 
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 17!<8vIV$C  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 \C"hL(4-  
 通过组件定位选项。 p

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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 @}_Wl<kn  
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 单光栅分析 lT;uL~j  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 =dY!-#yg!  
 系统内的光栅建模 Gg5+Ap D  
- 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。 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。 v=E(U4v9e  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 7~nuFJaTI  
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5. 光栅级次通道选择 4&G #Bi  
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 方向 VH<-||X/4  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 K8fC>iNbH  
 衍射级次选择 noO#o+ Jg#  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 '_FxxLAO  
- 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。 J(Zz^$8]<?  
 备注 $[+)N~  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 p4z thdN[  
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6. 光栅的角度响应 6-f-/$B  
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 衍射特性的相关性 NwNjB w%v  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 REJHh\:.77  
- 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。 1i@a? 27
|  
- 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） b$>1_wTL  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 )Qh*@=$-  
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示例＃1：光栅物体的成像 nt*K@  
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1. 摘要 &M6Zsmo  
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)&93YrHgC  
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2. 光栅配置与对准 -{NP3zy  
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3. 光栅级次通道的选择 >FqU=Q  
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   eZ{Ce.lNR  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 k\\e`=  
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1. 光栅配置和对准 oObQN;A@6  
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_=HNcpDA;0  
R]4 h)"  
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2. 基底处理 uj+{ tc  
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^ LVKXr  
3. 谐振波导光栅的角响应 %]N|?9L"=  
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z-h?Q4;  
4. 谐振波导光栅的角响应 \4>& zb4  
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   g-4ab|F  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 |nBZ:$D  
?nZe.z-%6  
1. 用于超短脉冲的光栅 k\IdKiOj!D  
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RV%)~S@!R  
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Xq}}T%jcd  
2. 设计和建模流程 u-*z#e_L0  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 dF*M"|
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