[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。 jP"yG#  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 "In$|A\?E  
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 单光栅分析 SaiYdJ  
−通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 okLheF  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 uAv'%/  
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 系统内的光栅建模 V;1i/{  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 s-),Pv|  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 +3o 4KB}  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 bXK$H=S Bz  
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3. 系统中的光栅对准 Y$N D  
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 安装光栅堆栈 *","u;&  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 +V/mV7FK  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 [:cZDVaA|  
 堆栈方向 <R8!f
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−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 l&
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 ^li(q]g1!  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 J)_IfbY  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 h"ko4b3^'@  
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 横向位置 :qO)^~x  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 I=o/1:[-  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 Dv-ubki  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 b'TkYa^  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 +u'y!@VV  
 通过组件定位选项。 ~OOD#/  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 lr&O@ 5"oy  
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 单光栅分析 *OMW" NZ;  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 7s.vJdA]6  
 系统内的光栅建模 -H AUKY@;5  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 j#JE4(&  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 _U/CG<n  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 }[8Nr+y  
3(R]QO`%'  
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C$uh  
5. 光栅级次通道选择 Z<n%~z^  
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,.PmH.zjmR  
 方向 %!QY:[  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 SoJ'y
6  
 衍射级次选择 BSbi.@@tp  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 zoI0oA  
- 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。 5W~-|8m  
 备注 coFQu ;i  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 =}Xw}X+[WY  
FV W&)-I  
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6qzyeli  
6. 光栅的角度响应 @E@5/N6M  

@F,8M  
YsXf+_._  
 衍射特性的相关性 GMRFZw_M  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 +_E96`P  
- 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。 64h$sC0z/e  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） A~7q=
-  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 >Lrud{  
!K319 eE  
li~#6$  
Q]oCzSi  
示例＃1：光栅物体的成像 `SGI Qrb  
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1. 摘要 gm}[`GMU  
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M<"H1>q@  
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4ZN&Yf`  
TScI_8c>  
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2. 光栅配置与对准 ;]+p>p-#  
   Ko|p&-Z;  
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v<wR`7xG  
     xIh,UW#  
3. 光栅级次通道的选择 E5U{.45  
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6m[W8S  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 .*>pD/  
ELWm>'Q#9  
1. 光栅配置和对准 O=LiCSNEV  
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4`mF6%UC  
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+zup+=0e  
2. 基底处理 +W-,74A  
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Wk"\aoX"E  
3. 谐振波导光栅的角响应 hXE_OXZ  
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4. 谐振波导光栅的角响应 IhYTK%^96  
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U;Ne"Jh  
   4:Bpz;x  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 6+;B2;*3  
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1. 用于超短脉冲的光栅 Gap\~Z@L  
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2. 设计和建模流程 0f<$S$~h  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 ]1XJQW@gF  
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