[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。 }#%YeCA?  
+zq"dj_  

r]DU  
%#eQN ~  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 #62ThH~  
?Tu=-ppw  
 单光栅分析 JtxVF!v  
−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。 VBF:
MAA  
−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。 Ip=QtNW3\  
XMT@<'fI  
(xVx|:R[<H  
 系统内的光栅建模 I"x|U[*B  
%dq%+yw{%m  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 w?^[*_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。 2nCc(F&+?
 
g\@.qKF  
9+s&|XS*  
     {=mGXd`x?l  
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。 QRBx}!:NZ#  
,+6u6  
3. 系统中的光栅对准 alHA&YC{K  
w5~j|c=_W  
~9vK6;0  
 安装光栅堆栈 II.:k.D`  
−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）。 .74C~{}$  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 |pWu|M _'  
 堆栈方向 ryh"/lu[B  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 9X;*GC;d  
N#"l82^H*  
PuGs%{$(h  
?Z
?(ky!  
Og1vD5a  
 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 NFx%e  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 hCr,6ncC  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 "0#(<zb|  
,(K-;Id4  
K[OOI~"C  
6o3#<ap<  
(B\ UZb  
 横向位置 GWPBP-)0  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 7g+T  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 4OgH+<G  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 6?KUS}nRS  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 F!)[H["_  
 通过组件定位选项。 d4\JM 65  
un-%p#  
uyB2   
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 :adz~L$  
v G\J8s  
U), HrI>;  
 单光栅分析 fd>{UyU  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 rM A%By^L-  
 系统内的光栅建模 *!&?Xy%\"j  
- 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^UOkxs.  
- 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。 J@_^]  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 EwFq1~  
tm=,x~  
eUB!sR%  
9
S}rTZkEq  
5. 光栅级次通道选择 Jk&!(YK&  
!'F1Ht  
2672oFD  
 方向 XL.f`N.O  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 0q-lyVZ^X  
 衍射级次选择 x}c  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 } f&=}  
- 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。
kG!hqj  
 备注 d!R+-Fp  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 g*YA~J@  
dG5jhkPX  
E\s1p:%  
U{oM*[  
6. 光栅的角度响应 ]7W!f 2@  
_%D7D~2r|  
sZ&|omN  
 衍射特性的相关性 V^[&4  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 cw 2!V@  
- 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。 } (-9d  
- 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）
q/I( e  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 H<i!C|AF  
rmkBp_i{|  
[i
q^'E  
#n|5ng|CJ  
示例＃1：光栅物体的成像 Lv%t*s2$/  
zytN leyc  
1. 摘要 #9DJk,SP  
q%kCTw  
@hg[v`~  
L QV@]z&  
MjC<N[WO>N  
k $^/$N  
yVK ; "  
2. 光栅配置与对准 v {HF}L  
   Q34u>VkdQI  
 d6tLCQ  
-Z,r\9d  
f]%SFQ+  
eUNaq&M  
     dNt^lx  
3. 光栅级次通道的选择 ~v2(sRJ  
&M?b08  
k0V]<#h87  
   @PNgqjd  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 w@,p`  
vPYHM2  
1. 光栅配置和对准 p!:oT1U  
!|4]V}JQ  
B(s^(__]  
_4Eq_w`  
\a;xJzc9  
V||b%Cb1g  
2. 基底处理 8/)\nV$0
Y  
18F}3t??  
)YEAk@h@  
=L#&`s@)_  
3. 谐振波导光栅的角响应 oA-,>:}g{  
l]zQSXip  
M}11 tUl  
:B5*?x  
4. 谐振波导光栅的角响应 hv#$Zo<  
BXdk0  
GBB
r[}y-  
   t6+W  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 G9okl9;od  
NCi~. I  
1. 用于超短脉冲的光栅 ~3gazTe9  
/"La@M37  
%p)&mYK{  
|VaJ70\o  
FvVC 2Z  
P2jh[a%  
-|}?+W  
2. 设计和建模流程 1gBLJ0q  
n^{h@u  
;[ Dxk$"  
F%p DF\  
3. 在不同的系统中光栅的交换 Gu$J;bXVj  
&':C"_|&r  
B`R@%US