[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。 !/nXEjW?  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 :eIi^K z[  
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 单光栅分析 L0l'4RRm\  
−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。 %xt;&HE  
−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。 :HW| m
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 系统内的光栅建模 Ml_Hq>
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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。 cwuzi;f  
−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。 o6tPQ (Vi  
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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。 GP>\3@>  
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3. 系统中的光栅对准 s$%t2UaV  
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 安装光栅堆栈 \sMe2OL#z  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 apOXcZ  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 D@2L<!\  
 堆栈方向 +7\d78U  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 6k_Uq.<X  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 NSa6\.W)  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 fB80&G9  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 ]_BH"ng}  
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 横向位置 hK,a8%KnFA  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 :8K}e]!c1  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 y8_$YA/g  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 t"zi'9$t  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 {dXTj7  
 通过组件定位选项。 AsD$M*It  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 lEg
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 单光栅分析 Q^;:
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- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 IyI0|&r2A  
 系统内的光栅建模 Bn
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- 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\CnKNk,  
- 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。 2eHVl.C5  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 "~=-Q#xO  
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5. 光栅级次通道选择 EK= y!
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 方向 \-pqqSy  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 C6EGM/m8  
 衍射级次选择 ,{m
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- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 D Qz+t  
- 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。 Vpne-PW  
 备注 NT0n[o^  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 re_nb)4g  
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6. 光栅的角度响应 AT)b/y
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 衍射特性的相关性 BPa,P_6(  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 }tw+8YWkz  
- 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";..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） 0PqI^|!  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 'da 'W
ZG  
V*ao@;sD  
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示例＃1：光栅物体的成像 PxgJ7d  
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1. 摘要 i^e8.zgywF  
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2cUT bRm  
^~I@]5Pq  
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2. 光栅配置与对准 mE`qA*=?  
   M,S'4Szuk  
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     (T0MWp0  
3. 光栅级次通道的选择
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l~4jL  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 ;RJ 8h x  
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1. 光栅配置和对准 BaW4 s4u  
_<LL@IX  
B Z|A&;  
g&c ~grD  
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z,4mg6gt  
2. 基底处理 VO8rd>b4  
<BED&j!qvP  
o^vX\a?`u  
gr*CN<  
3. 谐振波导光栅的角响应 K\rQb  
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;o3gR4u_L  
!CWe1Dm  
4. 谐振波导光栅的角响应 q50F!yHC-  
<kdlXS>J.  
<-!1`@l>  
   3y6\0|{1  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ?:J_+?{E  
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1. 用于超短脉冲的光栅 |g)C `k  
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;S$4tux  
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7bzm5w@v  
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'ZW(Hjrd  
2. 设计和建模流程 -3R:~z^L  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 Q2VF+g,  
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