[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。 dD<kNa}2  
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V%=t2+  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 4]KceE  
+]vl8, 4@  
 单光栅分析 x=N;>  
−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。 9V\`{(R  
−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。 yqI|BF`  
^dD?riFAk  
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 系统内的光栅建模 B ;$8<  
+JG"eh&J"H  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 @CDRbXoFk  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 ^umAfk5r?H  
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     'WCTjTob/  
两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 c= uORt>  
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3. 系统中的光栅对准 j(JI$  
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 安装光栅堆栈 MsQS{ok+  
−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）。 e?WR={  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 -wRzMT19MG  
 堆栈方向 DlI|~  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 tm?  
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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）。 D(|$6J 0  
- 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 q%Pnx_RB  
- 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。 th,qq  
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 横向位置 owhht98y(  
−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。 $49tV?q5
 
−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。 s2WB4Uk  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 6}$cDk`dz  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 [bXZPIz;j  
 通过组件定位选项。 LlJvuQ 28  
U"]i.J1  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 u 36;;z  
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 单光栅分析 DJ^JUVi  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 PYe>`X?  
 系统内的光栅建模 R?Qou!*
]  
- 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。 Tw5BvB1  
- 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']"JmF,  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 u 6+  
FCPbp!q6  
9'M_tMm5  
M> <   
5. 光栅级次通道选择 -=w.tJD  
->(B:Cz  
S0`*  
 方向 8ZDq KQ1;  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 u[DV{o  
 衍射级次选择 -E1}mL}I`  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 &AVi4zV  
- 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。 B|&<  
 备注 g d-fJ._1  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ITV}f#  
"x11 YM{F  
rgCId@R  
'e@}N)IX  
6. 光栅的角度响应 p=zm_+=  
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~dER\%  
T"jl;,gr]J  
 衍射特性的相关性 OZ6%AUot  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 oS4ag  
- 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。 u(R`}C?P'  
- 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^@o,=  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 809-p_)B  
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示例＃1：光栅物体的成像 a/ZfPl0Ns[  
KB^IGF  
1. 摘要
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62"ND+D4  
OX"`VE  
IYWD_}_ $  
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- M]C-$  
2. 光栅配置与对准 ;3!TOY"j;e  
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3. 光栅级次通道的选择 )JPcSy*  
j{vzCRa>8  
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   S%4K-I  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 KH;e)91  
yVL~SH|  
1. 光栅配置和对准 AXyuXB  
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d+(~{xK:  
(w.B_9#  
B 5?(gb"  
2. 基底处理 r~sGot+sQA  
O@[q./VV,  
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v1} $FmHL"  
3. 谐振波导光栅的角响应 [\!S-:  
yS?1JWUC>  
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7 MfpZgC  
4. 谐振波导光栅的角响应 ]?kf;A@  
Z'EZPuZ!'  
%>f:m!.  
   Rk'Dd4"m,  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ''Hq-Ng  
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?V[49  
1. 用于超短脉冲的光栅 t~Uqsa>n@'  
S4Rv6{r:  
A`@we  
!v^D j']  
@g{=f55  
RGiA>Z:W  
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2. 设计和建模流程 a`T{5*@  
tDi<n}  
39OZZaWL  
.G^.kg ,  
3. 在不同的系统中光栅的交换 s~GO-v7  
f[.]JC+,  
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