[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。 mE[y SrV  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 pR_9NfV{  
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 单光栅分析 qQa}wcU'9p  
−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。 uAk.@nfiEv  
−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。 FI.\%x  
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 系统内的光栅建模 6u%&<")4HP  
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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。 /wv0i3_e  
−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。 '"Nr,vQo  
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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。 E-FUlOG&  
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3. 系统中的光栅对准 (k P9hcV  
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 安装光栅堆栈 4ppz,L,4  
−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）。  :11 A  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 zm# ?W  
 堆栈方向 qgB_=Q#E  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 L},_.$I?  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 fV~~J2IK  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 E`J@hl$N  
- 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。 C,zohlpC  
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 横向位置 #Q5o)x  
−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。 MOC/KNb  
−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。 R-14=|7a-  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 u:b=\T L  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 4z)]@:`}z  
 通过组件定位选项。 k{0o9,  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 8EY:tzw  
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 单光栅分析 Ca-j?bb!  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 [Qr"
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 系统内的光栅建模 |uDdHX8T  
- 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。 ULW~90  
- 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。 4K74=r),i  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 fy$1YI>!Q  
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5. 光栅级次通道选择 =c7;r]Ol  
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 方向 7z-[f'EIUI  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 N21smC}  
 衍射级次选择 5dg(e3T  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 adw2x pj  
- 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。 4P0}+  
 备注 0YHFvy)  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 Pc9H0\+Xk  
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6. 光栅的角度响应 SAz   
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 衍射特性的相关性 <vP=zk  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 $8FUfJ1@  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 /O9EQPm(  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） @
XVTU  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 cnLro  
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%$mA03[MQ  
d'2A,B~_*  
示例＃1：光栅物体的成像 y)*RV;^  
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1. 摘要 qWw=8Bq  
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)X!,3Ca{43  
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K%d&EYoW]  
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2. 光栅配置与对准 :pUtSs7p}  
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8-i#8'/x  
l^qI,M  
     $u.z*b_yy  
3. 光栅级次通道的选择 1"g<0 W  
iB{V^ksU  
a =QCp4^  
   #*}+J3/  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 Q;u pau  
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1. 光栅配置和对准 4z? l  
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hQi2U  
$?Wb}DU7_L  
<qSC#[xu  
40/Y
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2. 基底处理 rKn~qVls  
0mnw{fE8_  
pFXEu=$3  
;fJ.8C  
3. 谐振波导光栅的角响应 (?c-iKGc  
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q@qsp&0/  
Zh,71Umz  
4. 谐振波导光栅的角响应 ,^:.dFH6  
: 'c&,oLY  
>bxS3FCX  
   ]q.0!lh+WL  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 N$DkX)Z  
J1vR5wbu  
1. 用于超短脉冲的光栅 /B3iC#?  
Q@niNDaW2  
B6"0OIDY"  
KP"+e:a%  
U17d>]ka  
?`#Khff?  
<[phnU^ 8  
2. 设计和建模流程 %$I;{-LD  
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y(&Ac[foS}  
y2v^-q3  
3. 在不同的系统中光栅的交换 XkqCZHYkS  
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