[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。 L G=Q  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 6fkL@It  
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 单光栅分析 CdEJ/G:  
−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。 ):.]4n{L  
−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。 yTZbJx?m  
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 系统内的光栅建模 %ecg19~L/}  
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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。 Uel*:c  
−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。 X7n~Ws&s@  
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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。 fY-{,+
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3. 系统中的光栅对准 RS$:]hxd>_  
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 安装光栅堆栈 x$A5Ved  
−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）。 HPt"  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 Xw![}L>  
 堆栈方向 *_^AK=i  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 0}w>8L7i{  
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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）。 ?MN?.O9-  
- 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 "lUw{3  
- 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。 ? ZN8Ku  
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 横向位置 Dj %jrtT  
−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。 dIK!xOStA  
−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。 @AWKEo<7.I  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 %,)[%
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 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 r,0> 40^  
 通过组件定位选项。 *t*yozN  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 o/9 V1"  
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 单光栅分析 B"8^5#t4s  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 
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 系统内的光栅建模 z3>}(+  
- 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。 :%;K`w  
- 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。 =f{r+'[;^  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 
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5. 光栅级次通道选择 UWmWouA  
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 方向 HO$s&}t  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Y[*z6gP(  
 衍射级次选择 ]D(%Ku,
O%  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ^ zo"~1  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 ssoe$Gr7>  
 备注 _DH,$evS%  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 &9TG&~(+  
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6. 光栅的角度响应 2<|+h= &  
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 衍射特性的相关性 Qt!l-/flh  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 :?yv0Iu  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 FFP>Y*v(  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） {:'eH  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 /Nb&e  
orEwP/L:  
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UB(Q &U_  
示例＃1：光栅物体的成像 [4sbOl5yZ  
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1. 摘要 @cSz!E}  
V,{ydxfB  
U%j=)VD])  
jC<<S  
uFG]8pj2V1  
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2. 光栅配置与对准 .hBE&Y>\  
   w^z}!/"]u  
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     Zwp*JH+G  
3. 光栅级次通道的选择 Sxf<8Px9i  
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j$Gb>Ex>  
   vU&gFEWg  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 r|6S&Ia>  
@dD70T  
1. 光栅配置和对准 5\RKT)%X  
FZb\VUmnV  
WE68a!6  
Rr(,i%fu  
zeNvg/LI^  
Y0aO/6  
2. 基底处理 gx@b|rj;  
W1Ur~x`  
mgh,)=2cE(  
[6)`wi  
3. 谐振波导光栅的角响应 J{\S+O2,*  
bgL`FW i3  
z(K[i?&  
h+}`mi  
4. 谐振波导光栅的角响应 69TQHJ[  
k9'%8(7M:  
pZ%/;sxYa  
   $kvF]|<bu  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 {pE")O7~P  
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1. 用于超短脉冲的光栅 j+w*Absh  
D />REC^
 
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UYD(++  
1E=%:?d  
=-1d m+P  
V[uB0#Lp  
2. 设计和建模流程 8'@pX<  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 Vq -!1.v3  
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