[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。 sf[|8}(  
tg==Qgz  
HC1<zW[  
rFkZ'rp74b  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 afna7TlS  
~k?wnw
 
 单光栅分析 S:`Gi>D  
−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。 Eu"8IM!%-  
−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。 {fHY[8su0  
x-ue1  
GG<0k\RN  
 系统内的光栅建模 2kDv (".  
<y~Ba@1u  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 +F8K%.Q_  
−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。 ;Ss!OFK  
QRrAyRf[  
^Go,HiB  
     @9n|5.i  
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。 T0"nzukd  
v_pe=LC{-e  
3. 系统中的光栅对准 /]j
{P4  
)?{!7/H F@  
rPyjr(I"_  
 安装光栅堆栈 0vX6n6G}  
−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）。 e
yp_.1C~  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 $d])>4eQ  
 堆栈方向 D.%%D%AdB  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Tp{jR<  
(Fuu V{x|  
"v`q%(TA  
K5T1dBl,0  
67&Q<`V1*q  
 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 0zT-]0  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 3`{;E{  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 ::iYydpM  
=q)+_@24>d  
f(eXny@Y  
+Yq?:uBV  
+J;b3UE#  
 横向位置 V9}\0joM  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 rr\9HA  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 %mU$]^Tw(  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 2-N7%
]h  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 skan1wQ  
 通过组件定位选项。 DNgh#!\X  
$IX(a4'  
":qHDL3  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 }~PG]A  
Ja4M@z  
D_$N2>I-  
 单光栅分析 ?u:mscb  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ~MC5rOA  
 系统内的光栅建模 }vOg9/[{  
- 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。 50Gu~No6  
- 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。 oQV3  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Xf#;`*5  
0-{E% k  
zDt
C]y'  
_z%~m2SP  
5. 光栅级次通道选择 4guR8 elM  
N}NKQ]=  
MaD|X_g  
 方向 m-tn|m!J  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 oq,nfUA  
 衍射级次选择 60nP'xfR  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 B6TE9IoSb8  
- 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。 .57Fh)Y  
 备注 ?SO
!INJ  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 4:Ju|g]O  
lg2I|Z6DH  
8d8jUPFQ  
&s}sA+w  
6. 光栅的角度响应 Uf7ACv)Dn  
nsXG@CS:  
8rlf9m  
 衍射特性的相关性 DCLu^:|C"  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 IgwHC0W  
- 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。 ;8K>]T)  
- 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） ,ZrR*W?iF  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 FNOsw\Bo  
Akc |E!V  
V6_":L"!  
ia;osqW  
示例＃1：光栅物体的成像 _w%:PnO  
3dbaCusT$  
1. 摘要 qa@;S,lp  
1'("; 0I  
]3='TN8aQF  
Ci4c8  
eg?p)|  
N TDmOS\,  
{` bX*]  
2. 光栅配置与对准 [PiMu,O[v  
   0[<'ygu  
\h s7>5O^K  
hS &H*  
|&-*&)iD|w  
K
f(Px%G6K  
     rwW"B  
3. 光栅级次通道的选择 )G, S7A  
|T"j7  
i?@7>Ca  
   NJd4( P  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 A['(@Bz#7~  
9e
P*N(m<  
1. 光栅配置和对准 nSQ]qH&4d  
62.Cq!~  
lH/"47  
+lFBH(o]X  
tP2.D:( R  
j"TEp$x  
2. 基底处理 y,1U]1TP  
dQ_'8 )  
. uGne  
;*F
Y+jM  
3. 谐振波导光栅的角响应 <?L5bhq  
l?m 3*  
lWJYT<kt  
CK4#ZOiaa  
4. 谐振波导光栅的角响应 >QN-K]YLL  
e?07o!7[;  
{|<r7K1<  
   [h' 22W  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 %z[=T@  
IIXA)b!  
1. 用于超短脉冲的光栅 D,FgX/&i/  
l<S3<'&  
!nsr( 7X2  
A(BjU:D(Oj  
Yh"9,Z&wiR  
=x(k)RTDu  
)w&|VvM )L  
2. 设计和建模流程 ;Z"Iv  
s-x1<+E(  
*M:p[.=1  
g}hNsU=$5~  
3. 在不同的系统中光栅的交换 +:70vZc:V@  
.),9a,  
&+oJPpHi\