[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。 +51h
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 $A?9U}V#^  
GqHW.s5  
 单光栅分析
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−通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 :V.@:x>id  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 |^l_F1+w  
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 系统内的光栅建模 }O*`I(  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 '$OUe {j<  
−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。 b;b,t0wS  
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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。 67iI wY*8'  
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3. 系统中的光栅对准 ~Fuq{e9`  
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 安装光栅堆栈 gbuh04#~  
−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）。 ULAr!  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 bqED5;d'#  
 堆栈方向 Ef#LRcG-Z  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 j"nOxs  
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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）。 %[$HX'Y  
- 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 ^+76^*0  
- 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。 g[G/If  
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 横向位置 S[K5ofV  
−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。 6&x\!+]F8  
−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。 G[mqLI{q  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 2X
l+}M.:Y  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 $Er=i }`  
 通过组件定位选项。 -iiX!@  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 *Y(59J2  
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 单光栅分析 ts~VO`  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 bJ_rU35s>  
 系统内的光栅建模 G^Gs/- f  
- 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。 .u)KP*_  
- 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。 |3FI\F;^q  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 `Xos]L'w  
T!H(Y4A  
|<c9ZS+  
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5. 光栅级次通道选择 h*VDd3[#  
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 方向 Ixn|BCi60A  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 i?/Q7D<P  
 衍射级次选择 9&* 7+!  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 S
l8+A+  
- 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。 @m5J%8>k  
 备注 <~dfp  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 hA ){>B<;  
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E.*hY+kGZ  
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6. 光栅的角度响应 edMCj  
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 衍射特性的相关性 ,?yjsJd.  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ;((t|  
- 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。 $}(Z]z}O;  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） {LiJ=Ebt  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 1#x5 o2n  
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示例＃1：光栅物体的成像 (LK@w9)i;  
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1. 摘要 ;:=j{,&dl[  
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2. 光栅配置与对准 +}m`$B}mJ  
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     p8 S~`fjV  
3. 光栅级次通道的选择 x9F*$G  
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(^~a1@f,J  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 =EVB?k ,  
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1. 光栅配置和对准 EJ {vJZO  
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+ase>'<N#  
2. 基底处理 |34k;l]E  
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3. 谐振波导光栅的角响应 )r
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4. 谐振波导光栅的角响应 bo/U5p
 
KOR*y(*8  
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   EQoK\.; G~  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 rk%pA-P2  
_H U>T  
1. 用于超短脉冲的光栅 PM@_ZJ'x  
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_l)3pm6  
Lwtp,.)pR  
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*VK{O)o  
jKcl{',  
-AL^  
2. 设计和建模流程 \|vo@E  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 ;|\j][A  
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