[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。 ~cul;bb#  
+?v2MsF']  
  bKt4  
gX]ewbPDQ  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Xbu P_U'  
Ejj+%)n.  
 单光栅分析 Z '~Ie~  
−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。 G=PX'dS  
−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。 ~EM(*k._  
5;X r0f  
a FL;E  
 系统内的光栅建模 b6!7j  
C#TP1~6  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 1ZY~qP+n+  
−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。 +!mEP>  
k [iT']  
R(f6uO!m  
     {a0yHy$H  
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。 \)i,`bz  
kD}vK+  
3. 系统中的光栅对准 `(M0I!t  
,olP}  
h_5CWQSi  
 安装光栅堆栈 Mc{-2  
−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）。 JPM~tp?;<  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 oSLm?Lu  
 堆栈方向 ]GBlads  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Lk.tEuj=82  
%D3Asw/5a  
U
(2=fKK;  
bnZ H  
\. a7
F4h  
 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）。 40G'3HOp  
- 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 !8&EkXTw,  
- 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。 #^{%jlmHxJ  
K[S)e!\.  
TE6]4E*  
j/;wxKW  
Qna*K7kv  
 横向位置 EiVVVmm!  
−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。 ]3~u @6  
−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。 (4|R}jv  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 Ygc|9}  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 $\q.Zb  
 通过组件定位选项。 mpQu:i|W  
tX6_n%/L  
b[J0+l\!"  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 / ;+Mz*  
biV NZdA  
fZcA{$Vc]N  
 单光栅分析 qkqtPbQ 7  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Dus!Ki~8(t  
 系统内的光栅建模 5?[hr5E.
E  
- 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。 \VWgF)_  
- 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。 F\^\,hy  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 L1f=90  
BkP4.XRI  
nuVux5:  
#8~ygEa}  
5. 光栅级次通道选择 1Vc~Sa  
USaa#s4'  
=R"LB}>h}  
 方向 @$iZ9x6t  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 m&s>Sn+  
 衍射级次选择 #M4LG; B  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 6)BPDfU,  
- 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。 aKE`nA0\B  
 备注 `"hWbmQ  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 R x(
yn  
!a25
cm5ys  
{rK]Q! yj  
EwmNgmYq  
6. 光栅的角度响应 I0qJr2[X~  
q|0l>DPRp  
hA;Ai:8  
 衍射特性的相关性 ^qi+Y)dU|  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 62MQ+H  
- 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。 RR'sW@  
- 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） 3hxV`rb  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Xvoz4'Gme  
9C=*>I27?  
aqWlX0+  
iSUu3Yv,_m  
示例＃1：光栅物体的成像 |5ge4,}0  
f:y1eLl3  
1. 摘要 'Ebjn>"  
6kMkFZ}+  
O;i0xWUh  
>2= Y 35j  
RWX!d54&  
<1B+@  
&,=FPlTC=  
2. 光栅配置与对准 Go^TTL  
   qj `C6_?  
DycXJ3eQ  
[S8*b^t4  
S4?WR+:h  
wOCAGEg  
     z@w}+fYO  
3. 光栅级次通道的选择 +95v=[t#Ut  
BvH?d]%  

<=D a  
   G "!v)o  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 1Lk(G9CoY  
L &hw-.Q  
1. 光栅配置和对准 17,mqXX>  
3Zl:rYD?  
3"< 0_3?W  
V"'PA-z3  
<VQ)}HW;k  
uv<_.Jq]  
2. 基底处理 .Gvk5Wn  
hqlQ-aytS  
i;s;:{cn  
U8y?S]}vo  
3. 谐振波导光栅的角响应 \G7F/$
g  
HZ2W`wo  
2H0BNrYM  
D4{KU%Xp&  
4. 谐振波导光栅的角响应 gzqp=I[%  
y Vm>Pj6  
-{8K/!  
   XPD1HN!,LT  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 EApbaS}Up  
@SpP"/)JY  
1. 用于超短脉冲的光栅 K
1BBCe  

J|DZi2o  
4OQ,|Wm4G  
z7gX@@T  
g}W|q"l?i  
j7Ts&;`[*  
yz=X{p1  
2. 设计和建模流程 t|i<}2  
1^E5VG1[  
N$IA~)  
,7c Rd}1Y  
3. 在不同的系统中光栅的交换 Qubu;[0+a  
Cl9nmyf   
Iv*\8?07)