[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。 ^_pJEX  
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Com`4>0>I  
J9yB'yE8  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 [49Ae2W`  
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 单光栅分析 !x1i
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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。 bdkxCt  
−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。 {aq}Q|?/  
MuQ'L=iJ  
'7TT4~F  
 系统内的光栅建模 bcC+af0L  
V-TWC@Y"  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 lT~A~O  
−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。 ~Y'j8W  
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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。 R SqO$~  
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3. 系统中的光栅对准 It3.  
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 安装光栅堆栈 {kp^@  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 KHJk}]K  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 Vm <9/UG<  
 堆栈方向 *oU-V#  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 p$*;>YKO  
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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）。 lc2RMu  
- 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 mFXkrvOf,  
- 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。 Ar VNynQ  
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 横向位置 C^hCT  
−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。 <UMT:`h1MZ  
−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。 v5N2$Sqp*  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 s55t>t,g6  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 '{(/C?T  
 通过组件定位选项。 {IpIQ-@l  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 C#A\Rfi  
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 单光栅分析 5};$>47m  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 eX@7f!uz  
 系统内的光栅建模 t@O4!mFH  
- 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。 g2'Q
)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。 U\\nSU  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 &`J?`l X  
p/f!\  
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AZTn!hrU  
5. 光栅级次通道选择 :&oUI&(o  
'o*:~n  
{k}EWV  
 方向 MlM2
(/ok  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 'F[ C 4  
 衍射级次选择 %Fg}"=f1  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 pt!Q%rXm  
- 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。 '#b7Z?83C  
 备注 FTg4i\Wp  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 7JNy;$]/  
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KtFxG6a  
9IRvbE~2  
6. 光栅的角度响应 &MlBpI  
<?I s~[2  
n*oa J<o%  
 衍射特性的相关性 <XH

S@|  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 6^DsI  
- 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。 Ph&fOj=pFb  
- 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） (BA2   
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Bw[jrK  
;\$P;-VY  
p~sfd  
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示例＃1：光栅物体的成像 h!*++Y?&0  
-*K!JC-  
1. 摘要 f2#9E+IQ  
v0dFP0.;&  
|;-,(509  
Uq,M\V\  
hCLXL  
`37GVo4  
$nOd4{s_  
2. 光栅配置与对准 Qjj:r~l  
   r $du-U  
q-.e9eoc\  
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e *ip  
!k&~|_$0@  
     8dw]i1t<  
3. 光栅级次通道的选择 -%=StWdb   
;!@\|E  
)Q\ZYCPOr  
   <(JsB'TK  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 gKZ{O  
>EMgP1  
1. 光栅配置和对准 R0<ka[+  
{zGIQG9  
v.1= TBh  
>:]fN61#  
x~GV#c  
&bJ98Nxl  
2. 基底处理 '3o0J\cz  
mm=Y(G[_%y  
'KGY;8<x]  
$/C<^}A  
3. 谐振波导光栅的角响应 e76@-fg  
Et'C4od s  
c 3@SgfKmk  
 ZW2#'$b  
4. 谐振波导光栅的角响应 b,a\`%m}  
ZZC= 7FB  
{I 7pk6Qd  
   4Uf+t?U9  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 g]xZ^M+  
l@*/1O)v  
1. 用于超短脉冲的光栅 #|XEBOmsQ  
3i(k6)H$4  
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*vhm  
n@L!{zY  
U>;itHW/  
!E_uQ?/w]Z  
2. 设计和建模流程 l``1^&K  
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YLd 5  
N0RFPEQ~  
3. 在不同的系统中光栅的交换 sW2LNE  
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