[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。 QJ^'Uyfdn  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 s,|"s|P  
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 单光栅分析 O-,0c1ts  
−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。 kb~;s-$O`s  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 I ]HP  
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 系统内的光栅建模 yLgv<%8f  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 sg9  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 VBq|j"o0"  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 !lxq,Whr{  
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3. 系统中的光栅对准 E5QQI9ea  
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 安装光栅堆栈 12o6KVV^x  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 r~YxtBZH+  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ep)O|_=  
 堆栈方向 H#:Aby-d}  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Xx?~%o6  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 qtlcY8!  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 n`.JI(|  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 _~.S~;o!b  
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 横向位置 HB*H%>L{"B  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 V/Q/Uj
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−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 C17$qdV/  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 |crm{]7X  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 +5"Pm]oRbx  
 通过组件定位选项。 ApTE:Fm1  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 CLgfNrW~  
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 单光栅分析 c>%%'c  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 dZ|x `bIgs  
 系统内的光栅建模 z#*>u   
- 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。 ")Qhg-l  
- 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。 8k )i-&R  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 j1O_Az|3  
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5. 光栅级次通道选择 F% z$^ m-  
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 方向 <.=-9O6  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 PW+B&7{  
 衍射级次选择 B^@X1EE  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 x7!gmbMfK'  
- 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。 c2wgJH!g  
 备注 s"~3.J  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 LnPG+<  
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6. 光栅的角度响应 u]Z;Q_=  
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 衍射特性的相关性 (bAw>  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 t"?)x&dS  
- 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。 sBa&]9
>m  
- 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） elz0t<V  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 \)i,`bz  
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示例＃1：光栅物体的成像 h_5CWQSi  
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1. 摘要 "V`5 $ur  
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2. 光栅配置与对准 RZ|M;c  
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LfN,aW  
     xdh%mG:?  
3. 光栅级次通道的选择 3mhjwgP<nn  
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   "s}Oeu[  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 0i>p1/kv  
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1. 光栅配置和对准 ]QGo(+  
Ygc|9}  
[I}z\3Z %  
QD-`jV3  
R6TT1Ka3c  
^!z(IE'  
2. 基底处理
v#?;PyeF  
@w;$M]o1  
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}WhRJr`a  
3. 谐振波导光栅的角响应 [Sj"gLj  
ozKS<<  
>+DMTV[O  
"]|7%]  
4. 谐振波导光栅的角响应 +S WtHj7e  
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   YFDOp*  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 R{ udV  
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1. 用于超短脉冲的光栅 _-rC]iQJ55  
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U8-OQ:2.  
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2. 设计和建模流程 @v3)N[|d  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 +o):grWvQ  
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