[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。 <| |Lj  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 j='
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 单光栅分析 @`}'P115@  
−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。 qTqvEa^X`  
−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。 mwbkXy;8  
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 系统内的光栅建模 dyWWgC%A  
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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。 p: sn>Y  
−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。 a6WE,4T9  
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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。 W7(OrA!  
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3. 系统中的光栅对准 U{>!`RN  
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 安装光栅堆栈 >z^T~@
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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）。 ys+?+dY2  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 l*'8B)vN2  
 堆栈方向 pKEMp&geo  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 <]wN/B-8J  
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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）。 J)jiI>  
- 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 y9s5{\H  
- 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 2oll-kN  
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 横向位置 r.K4<ly-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。 n1sH`C[c  
−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。 X]1ep  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 RtqW!ZZ:H  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 zv0RrF^  
 通过组件定位选项。 <NJ7mR}  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ]KuK\(\  
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 单光栅分析 ZgXh[UHQy  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 n53}79Uiz  
 系统内的光栅建模 b7>;UX  
- 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。 ~NTpMF  
- 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。 /`s^.Xh  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Oi7=z?+j  
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U;jk+i  
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5. 光栅级次通道选择 j|[s?YJl  
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 方向 Hb]7>[L  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 n[iil$VKh  
 衍射级次选择 Q|v=WC6  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 gj'ar  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 5
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 备注 #%{\59/w  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 C*
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6. 光栅的角度响应 Eui;2P~  
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 衍射特性的相关性 {(tE pr  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 C$(t`G  
- 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。 F)%;
gzs  
- 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） {T^'&W>8G8  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 9 /zz@  
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示例＃1：光栅物体的成像 Tbwq_3fK  
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1. 摘要 J-QQ!qa0  
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2. 光栅配置与对准 siG?Sd_2  
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V)aq  
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     sXydMk`J  
3. 光栅级次通道的选择 H\b5]q%  
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   J`8>QMK^5  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 =L=#PJAPj  
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1. 光栅配置和对准 zk/!#5JtK  
,,Db:4qfjD  
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FlgB-qR]<n  
w|Mj8Lc+  
2. 基底处理 (o:CxhV  
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Nb8<8O ^  
3. 谐振波导光栅的角响应 (gf\VYM-7  
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B~aOs>1 S]  
4. 谐振波导光栅的角响应 x2B"%3th0  
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?rOb?cu-  
   xWwPrd  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 e-')SB  
0>;#vEF*1  
1. 用于超短脉冲的光栅 ~ghz%${`  
_9@?Th&_e  
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2. 设计和建模流程 vedMzef[@>  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 `p{
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