[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。 yVfF *nG  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述
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 单光栅分析 hik.c3  
−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。 zoibinm}Eg  
−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。 Fa0Fl}L  
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 系统内的光栅建模 T|k_$LH  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 P1_6:USBM  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 H"NBjVRU%  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 >zX`qv&>  
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3. 系统中的光栅对准 Lo*vt42{4  
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 安装光栅堆栈 ]kdU]}z  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 B,b^_4XX$  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 U+G8Hs/y  
 堆栈方向 1EMrXnv,  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 EG!Nsb^,  
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v8U&{pD,  
 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）。 p'4ZcCW?f  
- 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 *4y0Hq  
- 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。 -&h<t/U  
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 横向位置 Zx&=K"  
−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。 J3 xi5S  
−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。 +WE<S)z<  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 zP>=K  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 J\?d+}hynX  
 通过组件定位选项。 G&q@B`I  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 .2 }5Dc,eR  
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 单光栅分析 R:y u  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 &;[0.:;  
 系统内的光栅建模 Tffdm  
- 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。 Of;$ VK'  
- 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。 [Qn=y/._r  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 V!f' O@p[  
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5. 光栅级次通道选择 F~l:WQAj  
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 方向 T#3`&[  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 =c#;c+a  
 衍射级次选择 Lf+3nN  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 9u1Fk'cxG,  
- 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。 ]m\:XhI*<  
 备注 ]g]~!":  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 Fq!- %Y  
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6. 光栅的角度响应 ;'oi7b  

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 衍射特性的相关性 78O5$?b;#  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 eB5<N
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- 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。 yHxi^D]  
- 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） -hKtd3WbT  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 r'J3\7N!u  
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示例＃1：光栅物体的成像 h
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1. 摘要 p/?TU  
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2. 光栅配置与对准 fZt3cE\  
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3. 光栅级次通道的选择 <P<^,aC/j  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 }NETiJ"6  
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1. 光栅配置和对准 -QP&A >]7  
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2. 基底处理 1@A*Jj[R%  
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3. 谐振波导光栅的角响应 xn)r6  
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k0R;1lZ0n  
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4. 谐振波导光栅的角响应 T+|V;nP.  
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   cP MUu9du  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 B^G{k3]t  
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1. 用于超短脉冲的光栅 @OPyT  
QZ54Osdl  
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)04lf*ti  
IRQ3>4hI  
er0ClvB  
CfnRcnms  
2. 设计和建模流程 e/h7x\Z  
-/#tQ~{gs  
tr\Vr;zd  
3fJwj}wL  
3. 在不同的系统中光栅的交换 WtTwY8HC  
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