[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。 (]Q0L{~K  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 CZ!gu Y=  
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 单光栅分析 +TW,!.NBG  
−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。 ~OMo$qt`lP  
−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。 R5i xG9  
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 系统内的光栅建模 t*`G@Nj  
! o?E.  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 HBNX a  
−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。 [{0/'+;9  
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     \j<aFOT(  
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。 A4*D3\>%u  
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3. 系统中的光栅对准 +W/{UddeKU  
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B1j^qoC.5  
 安装光栅堆栈 wHZ(=z/q  
−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）。 Y=i_2R2e2  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 iA|n\a~ny,  
 堆栈方向 6FX]b4  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 g*-}9~  
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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）。 f[*g8p  
- 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 b)>l7nOc  
- 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?qxW?  
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 横向位置 3t5WwrNh  
−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。 *l@T 9L[M'  
−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。 ('`mPD,  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 K#N5S]2yb  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 MH]?:]K9V  
 通过组件定位选项。 Gx|/ Jq  

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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 vos-[$  
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>J,IxRGi  
 单光栅分析 3!Mb<W.3  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 uZP(-}  
 系统内的光栅建模 Wt=%.Y(x  
- 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。 <^+&A7Q-_  
- 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。 FC4hvO(/m  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 dCWq~[[  
S,s") )A1  
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5. 光栅级次通道选择 }cIj1:  
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F3nPQw{;  
 方向 W,%qL6qV  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 kqCUr|M.P  
 衍射级次选择 S+pm@~xe  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 V'AZs;  
- 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。 /b{Ufo3v  
 备注 gT|&tTS1@  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ^.[+)
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6. 光栅的角度响应 %Gjjl*`E  
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 衍射特性的相关性 U6M&7l8  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ]r1Lr{7^S  
- 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。 mW."lzIl  
- 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） V/8yW3]Xy  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 SU4~x0  
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示例＃1：光栅物体的成像 B)ibxM(n*  
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1. 摘要 o&E2ds3  
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`"|u NVn  
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2. 光栅配置与对准 !xD_=O  
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     ,:3Di (  
3. 光栅级次通道的选择 `L"{sW6S  
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   dRLvej,  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 ZSW`/}Dp;  
CA ,0Fe3  
1. 光栅配置和对准 tJ9`Ys  
E9S&UU,K  
b~m|mb$  
CFx$r_!~  
4+r26S,T  
y:8Oc?  
2. 基底处理 ESv&x6H  
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@&]%%o+  
KfLp cV  
3. 谐振波导光栅的角响应 m_1BB$lyP2  
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l050n9#9p  
{AqPQeNgz  
4. 谐振波导光栅的角响应 V$<5`  
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)~[hf,R5S  
   +0WI;M4i  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 fRd^@@,[  
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1. 用于超短脉冲的光栅 DU-&bm  
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2. 设计和建模流程 .`K<Iug1  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 (-U6woB6o  
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