[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。 15o9CaQw4"  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 zMbfV%b  
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 单光栅分析 BQ).`f";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。 "&@gX_%  
−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。 xT:qe  
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 系统内的光栅建模 mluW=fE  
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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。 <}<#W/  
−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。 TViBCed40  
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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。 Jw2B&)k/  
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3. 系统中的光栅对准 :8](&B68gE  
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 安装光栅堆栈  AqKHjCI  
−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）。 u wH)$Pl  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 c$@`P  
 堆栈方向 _TtX`b_Z  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 V+Y|4Y&  
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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）。  `2Wl  
- 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 _Syre6k  
- 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。 J@oEV=L  
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 横向位置 l\q*%'Pe  
−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。 OAmES;Ck$(  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 r~8D\_=s  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 ^>3tYg&7  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 5x:Ift *  
 通过组件定位选项。 *jYHd#UZx4  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 F% F c+?  
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 单光栅分析 | \ s2  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ;k9 ?  
 系统内的光栅建模 h$E\2lsE  
- 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。 kWzuz#  
- 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。 3!i.Fmo  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 KC
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5. 光栅级次通道选择 BP)q6?Mz  
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 方向 Ha46U6_'h  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ti$oZ4PpF  
 衍射级次选择 u Y?/B~  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 A[sM{i~Z  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 8@Egy%_  
 备注 oUW)H  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 tIz<+T_  
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tYI]LL  
AzLbD2Pl  
6. 光栅的角度响应 +-Z"H)  
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Cfv L)f  
 衍射特性的相关性 h(C#\{V  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 0EL\Hd   
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 #rn4$  
- 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） viW~'}^k7  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 6%\7.h  
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(PCimT=5  
示例＃1：光栅物体的成像 /3CHE8nSh  
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1. 摘要 N0y;PVAGu  
-XS+Uv  
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uR06&SaA>  
_H~p
H7WU  
baUEsg[~V  
N.fQ7z=Z(M  
2. 光栅配置与对准 H(5S Kv5  
   #}[Sj-Vp  
;,F-6RNj  
Q%,o8E2~  
bqw/O`*wfN  
W%Y.SP$Y  
     J[j/aDdP  
3. 光栅级次通道的选择 ~6@c]:  
p^pQZ6-  
Nt`F0 9S  
   
#hy5c,}>  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 TnvHO_P,  
_/QKWk&j  
1. 光栅配置和对准 ?MV[=LPL  
^F0k2
pB  
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fd!pM4"0  
`@fhge  
bl:a&<F  
2. 基底处理 FT*yso:X/  
*@bg/S K%  
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CI~hmL0  
3. 谐振波导光栅的角响应 bGMeBj"R  
C,OB3y  
A:8FJ3'  
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9zt  
4. 谐振波导光栅的角响应 bBeFL~  
]HNT(w@  
TRr4`y%  
   ~WYE"(  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 fw(j6:p  
W G3mQ\k  
1. 用于超短脉冲的光栅 YobC'c\~9  
4t+/
 
8r`VbgI&  
*hk{q/*Qw  
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O2Mv  
h|c:!VN@  
+s+PnZ%0V  
2. 设计和建模流程 O
VQxZ~uQ  
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cjy0s+>>  
3. 在不同的系统中光栅的交换 ${TB2q}%  
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