[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。 GG;M/}E9  
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V85a{OBm,8  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 3Luv$6  
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 单光栅分析 ffm19B=  
−通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 &J"a`l2  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 X/i8$yqv  
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 系统内的光栅建模 f*5=,$0  
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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。 [ Q=)
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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。 <`|}bt  
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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。 fb`VYD9[^  
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3. 系统中的光栅对准 2E2J=Do  
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 安装光栅堆栈 &R*d/~SU  
−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）。 $!obpZ~}  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 J4lE7aFDA~  
 堆栈方向 2U|Nkm  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 mW8CqW\Q5  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 \=yg@K?"AJ  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 &,$A7:  
- 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。 i7fpl  
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 横向位置 JxD@y}ZYE  
−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。 RE"}+D  
−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。 ZQ20IY|,  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 L9r 3jz  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 $yCj80m\  
 通过组件定位选项。 jjl4A}*0  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 wEDU*}~  
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 单光栅分析 C|!E'8Rw  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 }#E4t3  
 系统内的光栅建模 4-3
B"
  
- 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。 bQ .y,+  
- 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。 " *Ni/p$I  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ~s5Sk#.z5  
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5. 光栅级次通道选择 ^?J:eB!  
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 方向 v<2+y
Z M  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。  K8ThZY%  
 衍射级次选择 0q`'65 lx  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 R9#Z=f,  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 }W|CIgF*  
 备注 WHpbQQX  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 fp>o ^+VB  
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6. 光栅的角度响应 sPZa|AKHb  
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 衍射特性的相关性 u YH{4%  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Qu;AU/Q<([  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 |Xu7cCh$me  
- 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） c|O5Vp}  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 >2C;5ba  
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示例＃1：光栅物体的成像 c2F`S1Nu<  
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1. 摘要 j?8E >tM  
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5?I]\Tb  
8?)Da&+f  
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R0=/ Th -  
2. 光栅配置与对准 $u"K1Q3  
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     43VuH  
3. 光栅级次通道的选择 IM@Qe|5  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 :?^(&3;  
AzQ}}A;TSx  
1. 光栅配置和对准 M,{F/Yu  
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L NE]#8ue  
2. 基底处理 +?L~fM69B  
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3. 谐振波导光栅的角响应 hQ\]vp7V  
jjbw.n+1  
JBg>E3*N  
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4. 谐振波导光栅的角响应 ZcQm(my  
npe*A  
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   )a6i8b3  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法
8<G@s`*  
:,u+[0-S  
1. 用于超短脉冲的光栅 SVpe^iQ]1\  
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K0#tg^z5d  
z/TZOFaM  
$C>EnNx  
jBQQ?cA  
kP6r=HH@  
2. 设计和建模流程 V]8fn MH  
61KJ( rSX3  
ULJI`I|m  
4EELaP|%  
3. 在不同的系统中光栅的交换 S%4hv*_c  
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