[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。 |4?O4QN
 
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 xp;CYr"1}  
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 单光栅分析 vC|V8ea  
−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。 ZMn~QU_5  
−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。 s!eB8lkcT  
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0.kQqy~5  
 系统内的光栅建模 _7P#?:h  
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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。 ^f_4w|u,+  
−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。 ,I^:xw_  
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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。 ~3r}6,%  
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3. 系统中的光栅对准 9n!IdqKN  
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 安装光栅堆栈 DVLF8]
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−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）。 oJ`cefcWo  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 8-uRn38  
 堆栈方向 bUS"1Tg]*6  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Yfjp:hg/!  
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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）。 %K7wScz7  
- 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 JVawWw0q  
- 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。 ,'c?^ $J|z  
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 横向位置 jt,dr3|/n  
−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。 W1;u%>Uh  
−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。 ccm(r~lhJ  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 F* h\#?  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 \\{+t<?J  
 通过组件定位选项。 :$5$H  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 m\xlSNW'q  
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 单光栅分析 .]D7Il  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 {j!+\neL  
 系统内的光栅建模 ~4'AnoD1w  
- 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。 o b,%); m  
- 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。 3rh@|fg)E  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 !,z==Qp|v  
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5. 光栅级次通道选择 *%;+3SV  
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 方向
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- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 =/zb$d cz  
 衍射级次选择 _dk/SWb)  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 Htn''adg5  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 /ij)[WK@  
 备注 bWEti}kW  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 2T >K!jS  
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6. 光栅的角度响应 LUN"p#
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 衍射特性的相关性 4_&+]S  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 NuQ l  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 M`u&-6  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） W3aFao>!OZ  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 /.m&rS  
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yuA+YZ  
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示例＃1：光栅物体的成像 !${7)=|=1  
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1. 摘要 9hn+eU  
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2. 光栅配置与对准 g*]/HS>e<G  
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3. 光栅级次通道的选择 {Uj-x -  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 vOQ 3A%/  
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1. 光栅配置和对准 :/<SJ({q  
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9  
2. 基底处理 2&o jQhe  
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3. 谐振波导光栅的角响应 Swr 8  
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7U647G(Sg  
4. 谐振波导光栅的角响应 Uu_Es{@  
A~)#  
N(Sc!rX  
   slTE.  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 r\T'_wo  
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1. 用于超短脉冲的光栅 G0~6A@>  
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q,m+W
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5RsO^2V:  
ko{7^]gR  
6m%#cP (6K  
2. 设计和建模流程 CuT50N;tk  

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3. 在不同的系统中光栅的交换 Ji)Ys ebV  
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