[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。 (cLKhn@  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 apa&'%7  
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 单光栅分析 M+ %O-B  
−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。 tz;o6,eb  
−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。 GE!nf6>Km  
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U U_0@V<  
 系统内的光栅建模 xQvI$vP  
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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。 Ly2,*\7  
−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。 ?l6yLn5si^  
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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。 (]'wQ4iQ  
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3. 系统中的光栅对准 +-'F]?DN'  
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^\gb|LEnK  
 安装光栅堆栈 _$>);qIP4  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 !I?C8)  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 #1J,!seJ  
 堆栈方向 *bFWNJ}`q  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 c.]QIIdK  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 GqCBD-@4v.  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 AQjv? 4)T  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 K@1gK<,a  
|"LHo  H  
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-M=BD-_.h  
akbB=:M,x  
 横向位置 O.Pp*sQ^  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 RM_%
u=jC  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 >WLX5i&  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 Xf&YcHo  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 N/0aO^"V  
 通过组件定位选项。 .c]>*/(+  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 `e'wWV  
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QYo04`Rl  
 单光栅分析 ||X3g"2W9  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ~|=D.}#$  
 系统内的光栅建模 p}pRf@(`\  
- 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。 h!SsIy(  
- 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。 *RS/`a;,  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 e+BZoK ^  
}F{s\qUt  
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PR|z -T  
5. 光栅级次通道选择 `$jun  
yrEh5v:  
P,] ./m\J  
 方向 CJN~
p]\  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 5OWyxO3{  
 衍射级次选择 z#&1>  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ] hK}ASC  
- 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。 <MJU:m$3  
 备注 eV}"L:bgJ  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 \l(J6T
u  
{?lndBP<  
wyX3qH  
JqO1 a?H  
6. 光栅的角度响应
tm5{h{AM  
)lLeL#]FLO  
*CXc{{  
 衍射特性的相关性 MkMDI)Y|  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 E'4Psx9: =  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 OcV,pJ  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） u_NLgM7*  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 lv/
im/]v  
%bTuE' `b  
C)j/!+nh  
!{+CzUo@  
示例＃1：光栅物体的成像 r}qDvC D  
NUVKAAgMX  
1. 摘要 AJB NM  
^X{U7?x  
s.7=!JQ#]p  
%C`P7&8m=O  
+0U=UV)U  
o#6QwbU25  
z<9C-  
2. 光栅配置与对准 BNJ0D  
   >x*[izr/K  
J/P[9m30[  
BAXu\a-C_  
C~4SPCU  
|oU I2<"  
     ?WXftzdf6u  
3. 光栅级次通道的选择 Lqxhy s  
Kw"e4 a  
_fZec+oM  
   c=+%][
21  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 o@gceZuk  
L}{3_/t  
1. 光栅配置和对准 KF#^MEw%  
>?K=l]!(*  
.F$}a%  
g]Y%c73  
VsSAb%
  
(${
:5W  
2. 基底处理 (N&i4O-I  
&,<,!j)Jr  
IrZ\;!NK  
'cc8xC  
3. 谐振波导光栅的角响应 .gfi9J  
uMva5o  
d #1&"(   
xdbzpU  
4. 谐振波导光栅的角响应 aHu0z:  
\5&Mg81  
Gr\jjf`  
   Qq.$!$  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 *
(5;5r  
n\D/WLvM  
1. 用于超短脉冲的光栅 V0{#q/q  
ZKrK>X  
M2ex 3
m  
0qNmao4E_  
T8\@CV!  
l(rm0_  
;"IWm<]h;-  
2. 设计和建模流程 X7OU=+g  
C)
FO:lLr\  
FVl, ttW  
9Br+]F_i  
3. 在不同的系统中光栅的交换 kSEA  

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