[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。 0Q>yv;M  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 bF85T(G  
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 单光栅分析 .5S< G)Ja  
−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。 fXL&?~fS  
−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。 }3
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 系统内的光栅建模 : ~RY  
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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。 UQ7E7yY#  
−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。 "M-zBBY]  
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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。 `Kt]i5[ "  
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3. 系统中的光栅对准 35;UE2d)<  
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 安装光栅堆栈 mY)Y47iL  
−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）。 =6sA49~M  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 M1Frn n  
 堆栈方向 n#US4&uT4A  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 >V01%fLd  
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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）。 '\,|B x8Q  
- 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 b`9J1p.;  
- 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。 Dc1tND$X3g  
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 横向位置 k2-:!IE  
−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。
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−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。 Q#h*C ZT  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 un&Z' .   
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 &'mq).I2  
 通过组件定位选项。 K3;lst>4  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 2 &(w\#'  
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 单光栅分析 C.#\Pz0  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Miw*L;u@W  
 系统内的光栅建模 &|'t>-de,  
- 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。 CyWMr/'  
- 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。 |_} LMkU)  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 -|FSdzvg  
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5. 光栅级次通道选择 yu~o9  
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 方向 lQq&tz,  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 k^%Kw(/  
 衍射级次选择 J^Mq4&  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 Q,`R-?v  
- 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。 Ofm?`SE*|  
 备注 SKUri  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响
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6. 光栅的角度响应 I\8F.J1_  
P{gGvC,  
K.R4.{mo  
 衍射特性的相关性 !#[=,'Y  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 oRALhaI  
- 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。 ?b,x;hIO  
- 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） 7C::%OF~7  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 PL}c1Ud  
M];?W  
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示例＃1：光栅物体的成像 *?o`90HHP[  
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1. 摘要 ^{m&2l&87  
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N+3]C9 2o  
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7%0V?+]P  
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2. 光栅配置与对准 +!F+mV9  
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<5t2+D]]}  
     -
H+<81"B#  
3. 光栅级次通道的选择 6 *GR_sMm  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 IBn+42V  
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1. 光栅配置和对准 Fo:60)
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2. 基底处理 ~_GW  
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3. 谐振波导光栅的角响应 U
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4. 谐振波导光栅的角响应 W3E7y?  
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示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 \&jmSa=]l  
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1. 用于超短脉冲的光栅 kwAL]kI  
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2. 设计和建模流程 sL",Ho  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 30fqD1_{  
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