[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。 LL}|#%4d  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 W@vt6v  
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 单光栅分析 /mM#nS  
−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!It1B  
−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。 /5l"rni   
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 系统内的光栅建模 xE2sb*  
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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。 'K L"i  
−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。 * 7<{Xbsj^  
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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。 :oYz=c  
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3. 系统中的光栅对准 _5nS!CN  
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 安装光栅堆栈 a+U^mPe  
−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）。 A*$JF>`7  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 _{]\} =@  
 堆栈方向 eVXlQO  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 )\qA[rTG  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 `Mh3v@K:  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 {Tps3{|wt  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 SWX[|sjdB  
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 横向位置 EDl*UG83G  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 e2~$=f-  
−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。
pQ_EJX)  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 7z_EX8^  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 8l?mN
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 通过组件定位选项。 EO_:C9=d{  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 K4G43P5q`  
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 单光栅分析 #cnh ~O  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 iFJ1}0<(x  
 系统内的光栅建模
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- 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。 u6B,V  
- 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。 @26gP:Um  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 i-<1M|f  
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5. 光栅级次通道选择 cbton<r~  
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 方向 <-]qU}-  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Az`c? W%  
 衍射级次选择 A(2\Gfe  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 RZ6[+Ygn  
- 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。 mSg{0_:  
 备注 InAx;2'A:  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 Fv<^\q  
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6. 光栅的角度响应 Cwh*AKq(  
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 衍射特性的相关性 =(3Yj[>st  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 H,{WrWA  
- 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。 xa=Lu?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） JZo18^aD"'  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。  v<_wf  
G0izZWc  
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示例＃1：光栅物体的成像 a(eKb2CX  
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1. 摘要 ;!C~_{/t  
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2. 光栅配置与对准 QMz6syn4u  
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T[L7-5U0  
     \ ";^nk*  
3. 光栅级次通道的选择 2LTMt?  
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   JG:li} N  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 M}S1Zz%Ii1  
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1. 光栅配置和对准 gic!yhsS_  
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z*w.A=r  
|b+ZKRW  
2. 基底处理 MV?#g-5  
^aONuG9  

JnY.]:  
(oxMBd+n1  
3. 谐振波导光栅的角响应 ;_oJGII?br  
0|=
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y(fJ{k   
*I6W6y;E=  
4. 谐振波导光栅的角响应 !LX)  
t8?$q})RL  
}I3m8A  
   q(9S4F   
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Q&@e,7]V+  
!XqU'xxC  
1. 用于超短脉冲的光栅 Zn{Y+ce7d  
B'D\l\w  
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B4MrrW4=  
U^&,xz$Cg  
7@NV|Idtd  
!x$6wzKa  
2. 设计和建模流程 l8~s#:v6X  
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R8%%EEB  
"sUjJ|
 
3. 在不同的系统中光栅的交换
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