[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。 87~. |nu  
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S;+bQ.  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 4{CVBowi  
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 单光栅分析 0u'2f`p*  
−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。 C~'}RM  
−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。 ^5=}Y>EJO  
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 系统内的光栅建模 pA(@gisg  
E`LML?  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 swi|   
−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。 2~R"3c+^  
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     ouVR[w>V  
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。 ,_u8y&<|I  
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3. 系统中的光栅对准 {-Yp~HQF  
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 安装光栅堆栈 b=K   
−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）。 cQ*:U@  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 L)8;96  
 堆栈方向 lG%oqxJ+ L  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 3|9)A+,#  
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)"t=sFxaB  
 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）。 Z%(aBz7Et  
- 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 z)43+8;  
- 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。 A-ir   
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W`6nMFg  
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 横向位置 'PV,c|f>  
−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。 {< jLfL1  
−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。 lNqXx{!k  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 p7zHP  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 /A|ofAr)  
 通过组件定位选项。 kW6}57iV  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 RL.%o?<&?  
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 单光栅分析 Be8Gx  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 I*6L`#j[  
 系统内的光栅建模 4?jhZLBU  
- 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。 YDs/BF Z  
- 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。 .Zf#L'Rf  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 W 86S)+h  
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MI',E?#yB  
5. 光栅级次通道选择 yq6!8OkF  
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 方向 XRP/E_4  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Ls*.=ARq  
 衍射级次选择 wnt^WW=a[  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 9dqD(S#C;"  
- 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。 c?jjY4u  
 备注 ScZ$
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- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 +-qD!(&-6  
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6. 光栅的角度响应 6Oo'&3@  
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 衍射特性的相关性 9L!Vj J  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 3Y=T8Gi#  
- 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。 Vk0O^o  
- 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） >s[}f6*2@  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 .u W_(Rqg  
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示例＃1：光栅物体的成像 NmOQ7T  
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1. 摘要 8ne5 B4  
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RoJ&dK  
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2. 光栅配置与对准 nqiy)ZN#R  
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tC|5;'m.2  
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     `pII-dSC%  
3. 光栅级次通道的选择 >A2& Mjo  
2Q1* Xq{  
Y`lC4*g  
   Hb!Q}V+Kb8  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 $5il]D`  
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1. 光栅配置和对准 0F
Eb[+N  
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4:6@9.VVT  
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j}0*`[c  
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~B1O  
2. 基底处理 n-H0cm  
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mRQ F5W6  
3. 谐振波导光栅的角响应 x`C;  
0{AVH/S  
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HtJr  
4. 谐振波导光栅的角响应 {&K#~[)  
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QKCk. 0Xe  
   "b -KVZ  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 W-Hw%bwN/q  
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1. 用于超短脉冲的光栅 0B3*\ H}5  
I:mJWe  
oX?2fu
-  
mE^6Zu  
"%>/rh2Iq  
$lV0TCgba8  
sVh!5fby&  
2. 设计和建模流程 1s!hl{n<~  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 !^`ZHJ-3>;  
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