[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。 `3\aX|4@  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 /h53;$zK  
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 单光栅分析 `CWh
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−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。 F3bTFFt  
−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。 fqI67E$59  
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 系统内的光栅建模 ~xqiasE#K  
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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。 /si<Fp)z  
−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。 W`x.qumN
 
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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。 3wfcGQn|sD  
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3. 系统中的光栅对准 uX-^9t  
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 安装光栅堆栈 `t/j6e]  
−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）。 gGP6"|tc4  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 u[**,.Ecg  
 堆栈方向 X$@`4  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 yy3x]%KK  
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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）。 
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- 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 l73% y  
- 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。 rXW.F'=K6  
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 横向位置 YC1Bgz  
−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。 )B]s.
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−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。 kTH""h{  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 9`Qa/Y!  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 C<_\{de|9  
 通过组件定位选项。 FO/cEu  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 <r,5F:  
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 单光栅分析 f+9eB
  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 v7pu  
 系统内的光栅建模 ou-#+Sdd  
- 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。 68j1svz9  
- 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。 n{N0S^h  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 sgOau\E  
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5. 光栅级次通道选择 9}QIqH\p  
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 方向 f+9WGNpw  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 c@g(_%_|2  
 衍射级次选择 GZi`jp  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 +\ftSm>  
- 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。 -r,v3n  
 备注 7C'@g)@^/  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 wb9(aS4  
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6. 光栅的角度响应 |= cc>]  
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 衍射特性的相关性 lD0a<L3  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 AM=> P7  
- 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。 Qw5-/p=t  
- 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） j*>Df2z  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 G>"n6v'^d  
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示例＃1：光栅物体的成像 2OpA1$n6  
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1. 摘要 DTH}=r-  
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2. 光栅配置与对准 q]yw",muT  
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     V|@bITJ?7  
3. 光栅级次通道的选择 ^[.}DNR95(  
L754odc  
lr4wz(q<9  
   31c*^ZE.  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 F?tWx+N<{  
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1. 光栅配置和对准 }F0<8L6%  
,,G"EF0A  
d+G%\qpzQ  
1#cTk  
;_SSR8uHv  
baD063P;  
2. 基底处理 VqvjOeCbH  
L7{}`O/g7  
~tWh6-:|{J  
Z[w}PN,xV  
3. 谐振波导光栅的角响应 )V~=B]  
OQfFS+6  
i$%Bo/Y   
y+k^CT/u  
4. 谐振波导光栅的角响应 \,Ws=9f  
@@^iN~uf  
p~3
x=X4  
   o}G`t Bz  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ;8XRs?xyd  
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1. 用于超短脉冲的光栅 `1P|<V
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Lhp&RGy  
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czIAx1R9  
&~+QPnI>Pm  
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2. 设计和建模流程 OFtf)cGE  
J)n_u),  
E\DA3lq  
l3p :}A  
3. 在不同的系统中光栅的交换 3e'6A^#  
O=+$XPa|  
SWx: -<