[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。 ~n/ $  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ^_ojR4  
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 单光栅分析 =tU{7i*+  
−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。 !d&C>7nb  
−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。 }^(}HBT  
K\)Td+~jc  
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 系统内的光栅建模 N4*G{g  
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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。 z5bo_Eq  
−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。 /CTc7.OYt  
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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。 &P,^.'  
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3. 系统中的光栅对准 NvN~@TL28  
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 安装光栅堆栈 P00f6  
−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）。 Y4IGDY*  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 A6oq.I0  
 堆栈方向 }KD;
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−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 L>Mpi$L  
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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）。 {iG@U=>  
- 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 gKg-O  
- 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。 tb?YLxMV  
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 横向位置 1oKfy>ie  
−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。 0hZ1rqq8C  
−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。 IcIOC8WC  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 V3mAvmx  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 iBudmT8  
 通过组件定位选项。 xug)aE
 
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 _8G>&K3T<  
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 单光栅分析 )IT6vU"-yd  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 +%\oO/4Fs  
 系统内的光栅建模 $mGvJ*9  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 I^Z8PEc+  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 6Fy@s  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 IaFr&  
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w{ `|N$  
wNE$6  
5. 光栅级次通道选择 Q:6VYONN  
<:8,niKtw  
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 方向 YD
mWN#  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ]TstSF=  
 衍射级次选择 mKq"34F  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 &W }<:WH~  
- 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。 5.tvB  
 备注 <Q<+4Y{R  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 Ri>?KrQF%  
$\AEWFB  
A>.2OC+  
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6. 光栅的角度响应 d77r9  
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>[=+  
6aOp[-Le  
 衍射特性的相关性 l0tYG[  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 r+<{S\ Q  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 FbACTeB  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） HI&kP+,y  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 *@V*~^V"J[  
OY"6J@[z  
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/vE]2Io  
示例＃1：光栅物体的成像 59Sw+iZj  
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1. 摘要 i[semo\E  
L4f7s7rJ  
#k5#j4!b  
P"7ow-  
MEwdw3  
5nCu~<uJ  
U=Bn>F}y\  
2. 光栅配置与对准 f3WSa&e
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   wz -)1!  
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BQ05`nkF  
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O2-M1sd$  
     G@d`F  
3. 光栅级次通道的选择 ~tm0QrJn/  
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-jO,l  
e9u@`ZC07  
   igDyp0t  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 p*;Qz  
lWy=)^)4  
1. 光栅配置和对准 4f1D*id*`#  
HW7FP]NH  
a}.Y!O&  
ACBQ3  
rcbP$tvz  
9]_GNk-D  
2. 基底处理 ;MTz]c  
9Yw]Y5l  
M/jb}*xDR  
jv}=&d  
3. 谐振波导光栅的角响应 u39FN?<^  
I 8Y*@$h  
?J|4l[x  
1 ycc5=.  
4. 谐振波导光栅的角响应 (M% ;~y\  
c>Z*/>~  

q=Xg*PM,  
   rpU/s@%L  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 , Fytk34  
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1. 用于超短脉冲的光栅 x%XT2+  
kP,7Li\  
lpEDPvD_Vm  
 Q
&+c.S  
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8j\d~Lw=  
2. 设计和建模流程 ~'BUrX\  
aV|k}H{wt  
^LO]Z  
`Wf5  
3. 在不同的系统中光栅的交换 q`loOm=y  
2lz {_9  
1~qm+nET\