[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。 Z#-k.|}  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 0iYP  
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 单光栅分析 br0u
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−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。 J?Ck4dQ  
−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。 $^}[g9]1  
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 系统内的光栅建模 }>V/H]B  
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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。 #G3` p!"  
−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。 &yE1U#J(  
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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。 6sPk:5  
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3. 系统中的光栅对准 h$70H^r  
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 安装光栅堆栈 =HVfJ"vK  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 2B-.}OJ  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 *B1x`=  
 堆栈方向 -'6<  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ejVdxVr\7  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 BRb\V42i;  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 mj@31YW  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 9 ~~qAoD  
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 横向位置 ob E:kNE9  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 )\wuesAO  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 U/Wrh($ #4  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 <FUon  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 iU5P$7.p  
 通过组件定位选项。 }taLk@T  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 
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 单光栅分析 >SoO4i8  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 rfs(#  
 系统内的光栅建模 $Jp~\_X  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 &~ *.CQa  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 .k@^KY  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ~-_i  
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5. 光栅级次通道选择 Vr/
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 方向 fN)
x#?  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 v^SsoX>WMH  
 衍射级次选择 D`pQ7  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 IkDiT63]I  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 ?[)yGRzO2  
 备注 bO3GVc+S  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 LL(|$}yW  
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6. 光栅的角度响应 +;Cr];b3  
+ZA)/  
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 衍射特性的相关性 I[0!SIqY  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 $DebXxJw0l  
- 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。 rp's
 
- 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） pu9^e4B9  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 19c@`?  
A]o4Mf0>I  
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E.`6oX\L|  
示例＃1：光栅物体的成像 q0&$7GH4  
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1. 摘要 V`#.7uUP  
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2. 光栅配置与对准 5~'IKcW<  
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AjkW0FB:1  
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3. 光栅级次通道的选择 uO6{r v\  
Z=?aEU$7  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 iW%8/
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1. 光栅配置和对准 -e*ZCwQ  
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"V&I^YSc>  
+B}0=Ex$t  
}ns-W3B'  
2. 基底处理 ;dR=tAf0$Q  
r;&>iX4B  
T{+Z(L  
5jB*fIz  
3. 谐振波导光栅的角响应 fCWGAO2  
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;30nd=  
z (?=Iv3  
4. 谐振波导光栅的角响应 k8AW6oO/i  
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   IZ/m4~  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 nkf
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1. 用于超短脉冲的光栅 )wvHGecp*  
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-G7TEq)  
vw,rF`LjZ  
1KM`i  
2. 设计和建模流程 RTh`ENCKR  
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4)|8Eu[p7  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 #X 52/8G  
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