[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。 IwZe2$f  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 c*N>7IF,  
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 单光栅分析 _Z0O]>KH  
−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。 IPa)+ ZQ  
−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。 T[\?fSP  
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 系统内的光栅建模 $OP w$  
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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。 @@pI>~#zh  
−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。 8Rric[v  
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T@?uA*J  
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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。 bL9XQ:$C  
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3. 系统中的光栅对准 AD0pmD  
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 安装光栅堆栈 zv>7;E
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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）。 g7g^iLU  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 gu|cQ2xV  
 堆栈方向 6_a~ 4_#  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 --BS/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）。 6U?z  
- 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 >sl#2,br  
- 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。 )|Md"r_B  
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 横向位置 :J~sz)n4  
−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&',g  
−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。 E5`KUMZkq  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 *)0-N!N#)  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 %DIZgPd\  
 通过组件定位选项。 k]] e8>  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 IWs)n1D*]  
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 单光栅分析 @p$$BUb  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Kq4b`cn{_  
 系统内的光栅建模 Api<q2@R  
- 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。 M~"93Q`f^  
- 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。 si,W.9rU  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ! 1wf/C;=  
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5. 光栅级次通道选择 #}|g8gh  
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Lcow2 SbH  
 方向 ReZ&SNJ  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 MFqM6_  
 衍射级次选择 ~uRL+<.c  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 r.#"he_6!.  
- 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。 <o:|0=Swb  
 备注 = k7}[!T  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 EI!e0V1!  
OK\F  
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6. 光栅的角度响应 d^W1;0  
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H%^j yGS  
 衍射特性的相关性 `S+B-I0  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 lVR a{._m  
- 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。 4b<>gpQ  
- 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） o'auCa,N  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Yj/[I\I"m  
=b)!l9TX  
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示例＃1：光栅物体的成像 0#Q]>V@rO4  
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1. 摘要 p@DVy2,EY  
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~S :8M<aB  
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d[;&2Jz*  
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2. 光栅配置与对准 i(# Fjp  
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     b9b`%9/L  
3. 光栅级次通道的选择 Z]Z&PbP  
6|6O| <o  
Csgby(D*O  
   7D8 pb0`;J  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 %f&Bt,xEo  
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1. 光栅配置和对准 oq>jCOVh  
{pRa%DF  
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^#w9!I{4.  
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6l"4F6  
2. 基底处理 >k}Kf1I  
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3Dh{#"88  
ZM=eiJZ  
3. 谐振波导光栅的角响应 d(Yuz#Qcrh  
sv\=/F@n  
QNcl   
`+Mva  
4. 谐振波导光栅的角响应 0V2~  
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PDh!B_+  
   W3MH8z   
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 3[kl` *`  
S.C7%XU  
1. 用于超短脉冲的光栅 ^h<ElK  
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BJZGQrsz  
[s-!tE3-  
. Eb=KG  
2. 设计和建模流程 Ao *{#z   
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3. 在不同的系统中光栅的交换 DCCijN  
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