[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。 Mz(Vf1pi%  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 w#|L8VAh  
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 单光栅分析 tTLg;YjN  
−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。 >5t%_/yeB  
−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。 @i1e0;\  
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 系统内的光栅建模 pa[/6(  
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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。 N7+L@CC6T  
−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。 _5jT}I<k  
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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。 Fz%;_%j  
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3. 系统中的光栅对准 (jM0YtrD  
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 安装光栅堆栈 *j%x  
−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）。 >X*tMhcb  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 >.iF,[.[F<  
 堆栈方向 M6)  G_-  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 j~Aq-8R=  
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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）。 -zR<m  
- 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 ]ordqulq1  
- 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。 FlBhCZ|
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 横向位置 v`HER6  
−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。 Z[oF4 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。 H3A$YkK [  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 h: ' |)O  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 f!9i6  
 通过组件定位选项。 m@td[^O-  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ] G&*HMtp  
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 单光栅分析 u^" I3u8$  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 cgg6E O(  
 系统内的光栅建模 sTM;l,  
- 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。 ^3;B4tj[  
- 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。 6Y9N=\`  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 UVo`jb|> o  
Nd~B$venh  
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5. 光栅级次通道选择 ,i2-  
36"n7  
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 方向 e97G]XLR  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 |N.2iN:  
 衍射级次选择 Hn|W3U  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 0HzqU31%l@  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 ,>;21\D  
 备注 8<=^Rkz  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 a>wCBkD  
3Z!%td5n  
I|Oco?Q"  
q~ H>rC(\  
6. 光栅的角度响应 n5:uG'L\  
w'S,{GW  
dljE.peL  
 衍射特性的相关性  :Sq]|)  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 g6GkA.!X$  
- 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。 I'/3_AX  
- 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） F2"fOS  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 WyN ;lId  
`|dyT6V0I_  
3SVGx<,2  
XkaREE  
示例＃1：光栅物体的成像 uYh!04u  
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1. 摘要 a=z] tTs4  
Abc{<4 z0?  
['d9sEv.  
E/;t6&6  
Hfcpqa  
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2. 光栅配置与对准 t R^f]+Up  
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q+ax]=w  
JJ: ku&Mb  
     YpZB-9Krf  
3. 光栅级次通道的选择 M\ATT%b:  
,06Sm]4L,  
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   $7x2TiAL  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 ;%tFi  
7=^{~5#  
1. 光栅配置和对准 gabfb#  
&g`&#IRz  
n]%-2`}(  
Y;i=c6  
Ak'=l;  
I2[U#4n  
2. 基底处理 <c+.%ka  
?Ga8.0Z~KT  
X/5m}-6d]  
C6!F6Stn]g  
3. 谐振波导光栅的角响应 oC0ndp~+&  
X\^V{v^-  

W06aj ~7Z  
_CwTe=K}  
4. 谐振波导光栅的角响应 RvzZg%)  
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`7"="T~ *  
   4G&`&fff]  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 a4Q@sn;]  
?ZF):}rvZ  
1. 用于超短脉冲的光栅
Z#[?~P  
JEjxY&  
$dC`keQM>9  
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7\VKR  
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ORM>|&  
2. 设计和建模流程 dGKo!;7{  
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E7Lqa S  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 SNj-h>&Mha  
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