[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。 uRs9}dzv  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 8Q)y%7{6  

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 单光栅分析 t2m
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−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。 %PSz o8.l  
−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。 =7H.F:BBG  
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 系统内的光栅建模 [v~Uy$d\  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 EgCp:L{  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 mp muziH  
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     n,1NJKX  
两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 U_.n=d~B  
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3. 系统中的光栅对准 ~7KynE  
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 安装光栅堆栈 EgkZ$ah  
−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）。 zS,%msT^A  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 'JJ1#kKa  
 堆栈方向 %kaTQ"PB  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 n">?LN-DC  
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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）。 }:K\)Pd  
- 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 VGkW3Nt0  
- 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。 Q'>_59  
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 横向位置 H@ 1[SKBl  
−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。 _.oRVYK/  
−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=z  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 ;D%5 nnr  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 \1eKY^)2  
 通过组件定位选项。 sPZV>Q:zY  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 vr8J*36{  
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 单光栅分析 N6-2*ES  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 u|:UFz^p  
 系统内的光栅建模 ?eYchVq  
- 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。 i2\\!s  
- 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。 [:/7OM  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 oj
,Vi-TZ  
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5. 光栅级次通道选择 *NX*/(Q  
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 方向 4Tbi%vF{  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 \?p9qR;"4  
 衍射级次选择 k~W;TCJs
  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ^OGH5@"  
- 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。 q%)*,I<  
 备注 E Ni%ge'":  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 [|
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CC]@`R5  
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6. 光栅的角度响应 b(.o|d/P  
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 衍射特性的相关性 f;qKrw  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 =*U%j  
- 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。 b;t}7.V'%  
- 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） ix_$Ok  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 #L
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示例＃1：光栅物体的成像 V!
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1. 摘要 RQ$o'U9
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2. 光栅配置与对准 Fr Q-v]c  
   e]L3=R;  
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3. 光栅级次通道的选择 KE|u}M@v6  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 r^Rcjyc1  
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1. 光栅配置和对准 &4$43\(D  
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k=q%FlE  
R~mMGz  
2. 基底处理 RBp(dKxM$w  
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W*WH .1&  
3. 谐振波导光栅的角响应 %:8q7PN|  
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=R8.QBVdN  
4. 谐振波导光栅的角响应 :|6D@  
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   VBj;2~Xj4h  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ,Z\,IRn  
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1. 用于超短脉冲的光栅 IfI$  
PI<s5bns {  
VDI S`E  
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2. 设计和建模流程 #i#.tc  
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3<Y;mA=hw  
3. 在不同的系统中光栅的交换 lNnbd?D8  
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