[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。 :re(khZq#  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 zb*4Nsda:  
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 单光栅分析 sX?7`n1U  
−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。 (9lx5  
−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。 Z1}zf(JU  
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 系统内的光栅建模 +F6_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。 fN>|X\-  
−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。 Q2PwO;E.`C  
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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。 SZ){1Hu  
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3. 系统中的光栅对准 1W7BN~p14  
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 安装光栅堆栈 v%Xe)D   
−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_~|5.  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 K>6p5*&  
 堆栈方向 3S?+G)qKo  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Sa~C#[V  
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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）。 I-"{m/PEdg  
- 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 ;{20Heuz  
- 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。 -GjJrYOU  
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 横向位置 e+TNG &_  
−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。 f6)H!SI  
−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。 AtI,&S#{  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 W{d/m;<@N  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 VXS9E383  
 通过组件定位选项。 QZol(2~Y  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 $P_Y8:  
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 单光栅分析 z?xd\x  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 3Daq5(fLP  
 系统内的光栅建模 lRb)Tz6SE  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 q`hg@uwA{`  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 {YFru6$  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 $.Ni'U  
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5. 光栅级次通道选择 k>"I!&#g  
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 方向 C;` fOCz^  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 2k_Bo~.  
 衍射级次选择 (c"!0v  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 myXV~6R 3  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 7Do)++t  
 备注 u8*0r{kOH  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 'py k  
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6. 光栅的角度响应 N`M5`=.  
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 衍射特性的相关性 |l9AgwDg  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 zMa`olTZ  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 xsfq[}eH<  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） PSRGlxdO  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 >,DR{A2hSB  
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示例＃1：光栅物体的成像 g$A1*<+  
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1. 摘要 l6i 2!&8P%  
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2. 光栅配置与对准 S`NH6?/uH  
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3. 光栅级次通道的选择 5^%FEZ&Sp  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 : G<1   
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1. 光栅配置和对准 zV%U4P)Dao  
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2. 基底处理 D(yRI  
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3. 谐振波导光栅的角响应 z0a=A:+/  
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4. 谐振波导光栅的角响应 )V} t(>V  
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   Y@F@k(lOo  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 o[
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1. 用于超短脉冲的光栅 Bk*AO?3p  
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2. 设计和建模流程 V)
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3. 在不同的系统中光栅的交换 4f:B2x{
 
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