[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。 &TBF
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 _*6]4\;  
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 单光栅分析 U
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−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。 )
gdLb}  
−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。 Hs'~)
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BP@tI|  
` = O  
 系统内的光栅建模 =yZq]g6Q  
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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。 rhbz|Uq  
−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。 iW(LD1~7  
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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。 Kh\ 7%>K#  
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3. 系统中的光栅对准 4T(d9y  
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 安装光栅堆栈 &]o-ZZX  
−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）。 Bk~C$'x4  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 i`2SebDj'w  
 堆栈方向 ;7z6B|8  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ]nUrE6  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 S4_/%~?  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 Gy/w #4xj  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 L T$U z  
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 横向位置 nUP, Yd  
−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。 CVa>5vt  
−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。 ad: qOm  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 dR]-R/1|  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 E)$>t}$  
 通过组件定位选项。 gU
ru=p  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 i7.8H*z'  
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 单光栅分析 ;bB#Pg  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 9O3#d  
 系统内的光栅建模 o4kLgY !Q  
- 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。 "V>}-G&  
- 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。 +<1 |apS1  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 [_'A(.  
~-zTY&c_  
K|Sq_/#+U  
}N[X<9^Z  
5. 光栅级次通道选择 2
L](4Q[M  
754MQK|g  
D!o[Sm}JO[  
 方向 \ZLi Y  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 U*r54
AyP  
 衍射级次选择 " !EnQB=  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 w[-)c6JyE  
- 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。 >)ekb7  
 备注 ;0 B1P|7zK  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 z
,TH}s6  
Qfm$q~`D^W  
 1c0'i  
Zt!#KSF7%  
6. 光栅的角度响应 A O:F*%Q u  
H[~ D]RG}'  
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tQ1D  
 衍射特性的相关性 @A1f#Ed<
 
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 05LkLB  
- 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。 #%;Uh  
- 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） 1jg* DQ7L  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ,j*9)  
oVpZR$  
ST?{H SCz  
xQFY/Z  
示例＃1：光栅物体的成像 Mr)t>4  
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K  
1. 摘要 >.Gmu  
RTc@`m3 M  
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2Tt6  
0/)2RmF  
U*C^g}iA  
MR1I"gqE}I  
sGu.G  
2. 光栅配置与对准 sv=U^xI  
   3lp'U&3`5  
~!Nj DDk  
(.:*GUg  
5C!zEI)  
;TJpD0  
     sq2:yt  
3. 光栅级次通道的选择 :PT{>r[  
So&gDR;b  
]<^2B?}  
   rE m/Q!  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 2GptK"MrD  
Q6HJ+H-Ub  
1. 光栅配置和对准 Jo {:]:  
h <4`|Bg+  
qYA~Os1e  
FLWVI4*  
c~vhkRA  
T<B}Z11R  
2. 基底处理 C
<D$Y,[w  
$+Ze"E  
=%m{|HQ`  
2f[;U"  
3. 谐振波导光栅的角响应 %LrOGr  
O t)}:oG  
Y%?S:&GH  
qofAA!3z  
4. 谐振波导光栅的角响应 }b\hRy~=r  
|SOLC  
VM%g QOo<  
   lKsn6c,]  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 zGtJ@HbB  
r?/Uu &  
1. 用于超短脉冲的光栅 LI%dJ*-V  
]Ucw&B*@  
1sHjM%  
+*8su5:[&@  
,>-jZtm  
..JRtuM-v  
I>;{BYPV  
2. 设计和建模流程 xh2r?K@k>  
9vV==A#  
!mxH/{+|n  
7+P;s,mi7  
3. 在不同的系统中光栅的交换 hVF^"$  
7FE36Ub9  
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