[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。 Lg.gfny[(t  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 +@f26O7$*  
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 单光栅分析 & J'idYD  
−通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 ~,Ix0h+H+M  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 K@]4g49A/j  
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 系统内的光栅建模 u&vf+6=9Dd  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 \V63qg[  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 T?
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 :3Ox~o  
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3. 系统中的光栅对准 ;$|nrwhy  
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 安装光栅堆栈 JH9J5%sp  
−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）。 Rhs/3O8k  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 bAqA1y3=  
 堆栈方向 gr2U6gi  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 &p@O_0nF  
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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）。 TD0 B%  
- 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 ;6$jf:2m  
- 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。 C1)!f j=  
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 横向位置 q0vQa  
−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。 {EQOP]  
−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。 CD~.z7,LC  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 Svmy(w~m  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 99QU3c<.  
 通过组件定位选项。 U
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 3s#N2X;Bc  
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q_58;Bv  
 单光栅分析 n:!_  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 e\L8oOk#r  
 系统内的光栅建模 S,he6zS  
- 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。 R\[e!g*I  
- 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。 a:w#s}bL  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 > ~O.@|  
Q~Wqy~tS
 
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5. 光栅级次通道选择 #H~64/  
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 方向 abVmkdP_s  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 f/?P514h  
 衍射级次选择 ZN0P:==  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 w7L)'9  
- 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。 $XH^~i;  
 备注 %xLhZ\  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ~k5W@`"W  
$6IJP\  
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6. 光栅的角度响应 JBZ@'8eqi]  
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 衍射特性的相关性 Ow,b^|  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 E]r?{t`]  
- 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。 9Mcae31  
- 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） &K,i f  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Vxt+]5X  
Z;"vW!%d  
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示例＃1：光栅物体的成像 K*dCc}:`  
BY*8ri^u  
1. 摘要 klhtKp_p  
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2. 光栅配置与对准 sDV Q#}a  
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3. 光栅级次通道的选择 akQ7K  
A+{VGP^  
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   v &+R^iLE  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 @KAI4LP  
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1. 光栅配置和对准 U/BR*Zn]*  
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&kw@,];4Z  
Aiea\jBv  
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GPkpXVm  
2. 基底处理 Du){rVY^d  
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WjqO@]P6  
3. 谐振波导光栅的角响应 L8 @1THY  
{]|J5Dgfe  
dcT80sOC  
_<2E"PrT  
4. 谐振波导光栅的角响应 ?G&ikxl  
%u5]>]M+  
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   }:#P)8/v>%  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 >-{Hyx  
\D&KC,i5f  
1. 用于超短脉冲的光栅 xn|(9#1o  
L&OwPd  
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GowH]MO  
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4nz35BLr  
k-""_WJ~^  
2. 设计和建模流程 W`*r>`krVJ  
gv{ >`AN  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 .Xhr
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