[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。 PMAz[w,R~  
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nI3p`N8j*  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 GlJ[rD  
v.]{b8RR  
 单光栅分析 BHr,jC  
−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。 Y#os6|MV#  
−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。 X7$]qE K  
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$9YQ aN%  
 系统内的光栅建模 9Jwd*gevV  
3H,x4L5j  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Bc8&-eZ,  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 7n5gXiI"  
cM%?Ot,mK"  
`Wx| 4  
     ?;l@yx  
两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 8c) eaDu  
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3. 系统中的光栅对准 nVs@DH  
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 安装光栅堆栈 DzR,ou  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 e(s0mbJE  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 7L
#)yY  
 堆栈方向 >*EZZ\eU!  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 DQ8/]Z{H  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 i`+w.zJOH8  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 Gor9&aJ1  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 8oE`>Y  
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 横向位置 gs1yWnSv5  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 vEfj3+e  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 bhD-;Y!6;  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 -. *E<%  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 .'=S1|_(  
 通过组件定位选项。 :Fhk$?/r  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 4 Y=0>FlY0  
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 单光栅分析 Osz=OO{  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 "3VX9{'%@  
 系统内的光栅建模 fBh"  
- 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。 2Rw<0.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。 d3znb@7  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 3m&r?xZs  
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J<Q  
Do(G;D`h+_  
7KiraKb|  
5. 光栅级次通道选择 n#}@|"J  
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 B=*0  
 方向 CE M4E  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 A o*IshVh  
 衍射级次选择 [NE!  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 S$SCW<LuN  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 rL\}>VC)  
 备注 @Nb/
n  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 D 6'd&U{_  
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jS]Saqd  
6. 光栅的角度响应 %!iqJ)*~  
!Fs$W  
5@l5exuG*m  
 衍射特性的相关性 -Y+pLvG*  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 vKnZ==B  
- 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。 A'CD,R+gR  
- 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） `ZL^+h<b>M  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 [>`.,k  
h];H]15&  
f~l pa7  
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示例＃1：光栅物体的成像 +8ib928E  
zq+2@"q  
1. 摘要
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*[cCY!+Qy  
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x]YzVJ=Y  
2. 光栅配置与对准 O:I]v@  
   #<Y3*^~5d  
;4-$C=&  
,l!>+@  
dSjO12b  
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     5.-:)=  
3. 光栅级次通道的选择 e\(X:T  
'O 7
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1d!s8um;  
   { #B/4  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 O*+HK1q7  
vC]r1q.(  
1. 光栅配置和对准
8=bn TJf  
OS%[SHs  
Hwd^C2v  
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Lm!]m\LRZD  
_Cf:\
Xs m  
2. 基底处理 z( ^?xv  
>~7XBb08  
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5o{U$  
3. 谐振波导光栅的角响应 D',7T=C   
~ecN4Oo4q;  
@fA|y  
8S#&XS>o  
4. 谐振波导光栅的角响应 +(`D'5EB(  
G \a`F'Oo  
(e_p8[x  
   QgH{J80  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 )6"p@1\u  
|j/Y#.k;{0  
1. 用于超短脉冲的光栅 %q r,Ssa/  
6f0o'  
i.K!;E>  
[+5g 9tBJ  
X:f5t`;  
NG\'Ii:-J  
|61ns6i!  
2. 设计和建模流程 t?^!OJ:L  
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9  
D0 q42+5  
3. 在不同的系统中光栅的交换 +p _?ekV\  
ORqqzy +  
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