[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。 lK}F>6^\  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 =TyN"0@  
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 单光栅分析 (swP#t5S  
−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。 #{<Jm?sU  
−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。 vsLn@k3  
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 系统内的光栅建模 8a"aJYj  
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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。 T w/CJg  
−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。 ()XL}~I{!A  
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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。 6\'v_A O  
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3. 系统中的光栅对准 CJ KFNa  
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 安装光栅堆栈 XKMJsEPsW  
−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）。 5Ss=z  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 Qp%kX@Z'  
 堆栈方向 5GC{)#4  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 RM QlciG  
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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）。 Fy^!*M-  
- 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 BQt!L1))  
- 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。 Kkdd}j
 
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 横向位置 P2f~sx9  
−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。 hA)3Ah*  
−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。 eH79,!=2  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 &!Y^DR/  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 d\xh>o  
 通过组件定位选项。 @ttcFX1:W  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 naM4X@jl  
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 单光栅分析 ,,b_x@y*  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 7$;mkHu4H%  
 系统内的光栅建模 b8Y1.y"#  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 3v5]L3  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 prhFA3 rW.  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 |L<oKMZY  
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i%v^Zg&FU  
5. 光栅级次通道选择 *>zr'Tt,W  
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 方向 B1J+`R3OX  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ~@MIG  
 衍射级次选择 Yq3(,  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 =i\~][-  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 x-(?^g  
 备注 yz,ak+wp  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 A:& `oJl  
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6. 光栅的角度响应 I?Eh 0fI  
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 衍射特性的相关性 u*}6)=+:  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 <iv9Mg
}  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 'xvV;bi  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） q$~S?X5\  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 U/wY;7{)#  
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示例＃1：光栅物体的成像 j+PW9>Uh  
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1. 摘要 !\RR UH*  
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2. 光栅配置与对准 &h8+-  
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3. 光栅级次通道的选择 [&3G `8hY  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 nLJ]tpw^DH  
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1. 光栅配置和对准 H /*^$>0Uo  
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{(7C=)8):  
2. 基底处理 OBF5Tl4  
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3. 谐振波导光栅的角响应 1!0BE8s"@  
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OfbM]:}<3  
oRmN|d ~4  
4. 谐振波导光栅的角响应 xAon:58m{  
T1\.~]-msb  
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   w!8h4U. ;  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 r6*0H/*  
)7*Apy==x  
1. 用于超短脉冲的光栅 ~?+Jt3?,  
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Q0Dw2>~_K  
P_lk40X  
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2. 设计和建模流程 $ [M8G  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 \62|w HX  
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