[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。 CBO*2?]s  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 XV/7K"  
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 单光栅分析 :zX^H9'E<(  
−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。 idB1%?<  
−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=L 86Ks  
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 系统内的光栅建模 WMHYOJR  
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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。 ^KdT,
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−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。 MJ
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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。 oi]XSh[_s  
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3. 系统中的光栅对准 j85B{Mab&  
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 安装光栅堆栈 O}%ESAB  
−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）。 W/\pqH  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 zJP jsD]  
 堆栈方向 *xJ]e.  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 yUWc8]9\W  
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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）。 \?oT.z5VG&  
- 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 Ux1j+}y  
- 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。 2Y%7.YX"  
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 横向位置 \#JX
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−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。 iZ>P>x\  
−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。 ^SsdM#E  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 DLP@?]BBOA  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 .71ZeLv*  
 通过组件定位选项。 k-a1^K3  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 )5n0P Zi  
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 单光栅分析 X31%T"  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 H>D sAHS  
 系统内的光栅建模 p[o]ouTcS  
- 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。 ;zze.kb&F  
- 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。 t\LE\[XM>  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Ky7.&6\n  
J~xm[^0  
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P=1Ku|k  
5. 光栅级次通道选择 kP}l"CN4  
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 方向 *Gv:N6  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Q!3-P  
 衍射级次选择 O7_y QQAA  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 <mki@{;|  
- 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。 V~#5^PF{  
 备注 v(R^LqE  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 +|b#|>6  
K|\0jd)N  
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6. 光栅的角度响应 ^7ID |uMr  
>r C*.  
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pl-  
 衍射特性的相关性 aCH;l~+U  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 KPDJ$,
:  
- 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。 @aN~97 H\  
- 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） cAGM|%  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 S&-F(#CF^  
#g@4c3um|  
o3\^9-jmp  
KztQT9kY  
示例＃1：光栅物体的成像 _-H,S)kI`  
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1. 摘要 [_`yy  
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(e~9T MY  
Ac{TqiIv  
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2. 光栅配置与对准 =O"l/\c^  
   OGLA1}k4  
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     jj;TS%  
3. 光栅级次通道的选择 Ake l
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6 <`e]PT  
   6Y6t.j0vN.  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 gBWr)R  
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1. 光栅配置和对准 !mWm@}Ujg  
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2. 基底处理 3LJ\y  
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3. 谐振波导光栅的角响应 fuCt9Kjo<  
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|9.J?YP8 (  
4. 谐振波导光栅的角响应 [AIqKyIr  
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2'OY,Ooe  
   LfU? 1:Du  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Y=_*Ai  
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1. 用于超短脉冲的光栅 2!CL8hG5:  
%|:j=/_  
kEAF1RP:  
wL]#]DiE  
~Al3Dv9x  
5A5t
 
MT)q?NcG  
2. 设计和建模流程 Hd7Vp:KM  
T%Cj#J&L  
|%#NA!e4wA  
jLO$[c`;  
3. 在不同的系统中光栅的交换 L:?Ew9Lf  
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