[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。 2%YtMkC5  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 <}~`YU>=v  
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 单光栅分析 p`// *gl  
−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。 *B7+rd  
−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。 *Mf;  
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 系统内的光栅建模 h_K(8{1  
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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。 J:  
−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。 (VYY-%N`  
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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。 __p\`3(,'  
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3. 系统中的光栅对准 uJz<:/rwZ-  
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 安装光栅堆栈 \Q+9sV 5,[  
−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）。 'p=5hsG  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。
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 堆栈方向 UUy%:t  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Vv=/{31  
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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）。 csg:#-gE  
- 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 G}aw{Vbg_  
- 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。 *vn^ W  
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 横向位置 ,}15Cse  
−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。 5'f4=J$Z)  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 9-;ujl?{  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 fY@Y$S`Fh  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ;SAurG$  
 通过组件定位选项。 5~T`R~Uqb  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 I`"8}d@Jm  
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 单光栅分析 J(*qOG
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- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 rj[2XIO  
 系统内的光栅建模 m1x7f%_  
- 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。 sS5 ]d8  
- 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。 {@Y|"qIN  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 WPVur{?<  
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5. 光栅级次通道选择 "p>$^   
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 方向 12 HBq8o  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 %2Q:+6)  
 衍射级次选择 cU8Rm\?  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 Y1a[HF^-  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 }:u" ?v=|j  
 备注 7%?2>t3~  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 B6)d2O9C  
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6. 光栅的角度响应 dz fR ^Gv  
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 衍射特性的相关性 &$yC+cf  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 juQ&v>9W)  
- 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。 L/Cp\|~ 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） 4Q2=\-KFj  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 i oX [g
 
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示例＃1：光栅物体的成像 )N[9r{3  
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1. 摘要 [{.e1s<EK  
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^Rr0)4ns  
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2. 光栅配置与对准 ""cnZZ5)  
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0zrgK;9
 
     '6l4MR$j&m  
3. 光栅级次通道的选择 :1h1+b@,  
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8:9m< ^4S(  
   [JAHPy=+w  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 Ewjzm,2  
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1. 光栅配置和对准 GE;S5X]X  
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kev|AU (WX  
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f681i(q"  
2. 基底处理 p=F!)TnJN  
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E`#m0Q(8  
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3. 谐振波导光栅的角响应 NfG<!  
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Jg3OMUt  
4. 谐振波导光栅的角响应 eqvbDva^  
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   >eX&HSoy  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 RmF,x9  
S0,q@LV  
1. 用于超短脉冲的光栅 )xJCH9h  
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0,1x- yD  
2. 设计和建模流程 F@m]Imn5Dx  
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tK@|sZ>3\  
3. 在不同的系统中光栅的交换 ;#'YO1`gf3  
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