[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。 R*D<M3  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 50N4J  
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 单光栅分析 70c]|5  
−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。 $q@d.Z>;  
−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。 2r!ltG3}  
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 系统内的光栅建模 X"r)zCP+t  
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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。 ~%/Rc`  
−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。 (4R(5t  
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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。 WMa0L&C~v  
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3. 系统中的光栅对准 YK3>M"58  
C!5A,|DX  
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 安装光栅堆栈 #_ |B6!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）。 4@?0wV  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 #,d~t  
 堆栈方向 sg $db62>  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 INi$-Y+  
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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）。 2H|:/y  
- 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 :G1ddb&0+  
- 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"'Fb6d  
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 横向位置 j~qm$'H  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 
o]e,5]  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 wGAr
R7r  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 C$y6^/7)  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 1VX3pkUET  
 通过组件定位选项。 xPm. TPj  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 *DF3juf~
 
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 单光栅分析 a$My6Qa#  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 K~ eak\=  
 系统内的光栅建模 H`JFXM
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- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 9jkz83/+<  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 ~R!1{8HP  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 )O1
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5. 光栅级次通道选择 ]" 'yf;g  
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 方向 }@r23g%  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ) O0Cz n  
 衍射级次选择 tDK@?PfKz  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 v ccH(T  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 yE$PLM  
 备注 U zy@\  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 /%T/@y  
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#t+?eye~  
BPY7O  
6. 光栅的角度响应 zwfft  
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NdXHpq;  
 衍射特性的相关性 DSrU7#  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 U4!bW  
- 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。 Q"QRF5Ue  
- 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） \((iR>^|  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 clE9I<1v  
Ni_H1G  
02J/=AC5  
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示例＃1：光栅物体的成像 O<m46mwM  
1WUSp;JMl  
1. 摘要 jBLTEb  
L AQ@y-K3  
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Fy=GU<&AI  
uzd7v,  
QiPqN$n  
eD>b|U=/  
2. 光栅配置与对准 a"#t'\  
   Ua1&eCZi  
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     46?z*~*G  
3. 光栅级次通道的选择 K9<8FSn  
9jal D X  
m<gdyY  
   *p{p.%Qs:  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 |~9rak,  
vXJs.)D7  
1. 光栅配置和对准 Jf^3nBZ  
@2Z|\ojJ  
wT@Z|.)  
x;mw?B[  
yFE0a"0y  
$(1t~u<17  
2. 基底处理 a*M|_&MH*  
}<Ydj .85  
vl (``5{  
'(]Wtx%9"  
3. 谐振波导光栅的角响应 m#+0m!  
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]
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u(9pRr L  
4. 谐振波导光栅的角响应 }9OMXLbRv  
!)M}(I}  
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   "im5Fnu  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 H I9/  
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1. 用于超短脉冲的光栅 XpAJP++  
|!oC7!+0^  
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$QiMA,  
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a^_K@  
2. 设计和建模流程 d V%o:@Z  
b:(+d"S  
7w73,r/D8A  
L=(-BYS  
3. 在不同的系统中光栅的交换 CI*Je
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