[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。 ex-
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 9khD7v   
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 单光栅分析 DJ
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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。 EPyFM_k  
−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。 wsM5TB  
Zf|f $1-  
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 系统内的光栅建模 x;ujR<  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 
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−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 srUpG&Bcx  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 Hf#/o{=~}  
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3. 系统中的光栅对准 D9JT)a  
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 安装光栅堆栈 Z[|(}9v?~  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 B6,"S5@  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 `6UW?1_Z5  
 堆栈方向 k0%4&pU  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 UAa2oY&  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 jh9^5"vQ  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 QO0T<V  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 +b 1lCa_  
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 横向位置 &`{%0r[UD#  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 W&)OiZN  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 T5o9pmD  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 3. fIp5g  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Z3=t"  
 通过组件定位选项。 +Nyx2(g<m  
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B$aboL2  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 I 91`~0L*  
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 单光栅分析 EPW Iu)A  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 p\~ lPXK  
 系统内的光栅建模 "C%;9_ig$  
- 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。 >
PfYHO  
- 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。 }B^KV#_{S  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Jy{A1i@4~s  
a'rN&*P  
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5. 光栅级次通道选择 %mg |kb6n  
(WX,&`a<$
 
g.Z>9(>;Y  
 方向 E:L =>}  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 t :sKvJ  
 衍射级次选择 K'7i$bl%  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 Kmk<  
- 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。 8}nA8J  
 备注 P.=&:ay7?  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 \,oT(p4N%M  
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+UB+. 5
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#Q"el3P+q  
6. 光栅的角度响应 qJKD|=_  
r. =_=V/t  
Cir==7A0  
 衍射特性的相关性 Atzp\oO  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 UXnd~DA  
- 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。 8!'#B^  
- 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） x?VX,9;j  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 #92:h6  
J#!:Z8b  
fYl$$.  
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示例＃1：光栅物体的成像 H'P1EZtq  
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1. 摘要 Zm4IN3FGLv  
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OXK?R\ E+  
z+C>P4c-y&  
AM#VRRTU  
dyC: Mko=  
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2. 光栅配置与对准 %F` cNw]  
   V#'sH  
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!=_:*U)-'  
     =\eM -"r  
3. 光栅级次通道的选择 kS%FV;9>(  
G!C2[:[g  

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   s=! y%  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 hHm&u^xY  
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1. 光栅配置和对准 *RD9gIze  
[-x~Q[  
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!v^Df  
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;O}%_ef@  
|CexP^;!U  
2. 基底处理 5wmH3g#0  
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. p^='Kz?  
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3. 谐振波导光栅的角响应 !h4S`2oZ/  
Cg?D<l4  
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|FHeT*"  
4. 谐振波导光栅的角响应 gYn1-/Z>I  
rRRiqmq  
hPE#l?H@A  
   Ok/~E  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 m\(4y Gj  
E ~<SEA  
1. 用于超短脉冲的光栅 ;nyV)+t+a  
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^o+2:G5z}  
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pk%I98! Jy  
5"u-oE&
 
2. 设计和建模流程 T^B&GgW  
8  k9(iS  
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$Q{)AN;m  
3. 在不同的系统中光栅的交换 [cwc}f^  
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