[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。 %v5R#14[n  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Xog/O i  
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 单光栅分析 
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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。 d
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−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。 >YW\~T  
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 系统内的光栅建模 y#ON|c /  
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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。 BUUf;Vv  
−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。 ,Y_{L|:w  
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     X{Yw+F,j  
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。 lw8"'0  
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3. 系统中的光栅对准 VCNT4m  
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 安装光栅堆栈 XCB?ll*^  
−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）。 h>S[^ -,  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 &'|B =7  
 堆栈方向 a<XCNTaVT  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 'iSAAwT2aj  
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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）。 BJjx|VA+  
- 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 XR# ;{p+b  
- 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。 x FJg  
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 横向位置 ,a|@d}U  
−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。 9pWy"h$H  
−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。 ,1n >U?5  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 ~d>%,?zz  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 U0B2WmT~Q  
 通过组件定位选项。 eOO+>%Z  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 jjOgG-Q  
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 单光栅分析 >}+Q:iNQ)2  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ]o.vB}WsY  
 系统内的光栅建模 u/^|XOy  
- 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。 #~Q=h`9  
- 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。 X'sEE  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Ayx^Wp*s  
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5. 光栅级次通道选择  <dR,'
 
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 方向 6k0^x Q  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 r((Tavn  
 衍射级次选择 #Fd W/y5  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ^tAO_~4  
- 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。 "X1vZwK8N  
 备注 60B-ay0e$b  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 t\y-T$\\  
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6. 光栅的角度响应 QX0Y>&$)  
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 衍射特性的相关性 XF,<i1ZlM  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 m@qqVRn#)  
- 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。 90:K#nW;  
- 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） @ RR\lZ  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 b]
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示例＃1：光栅物体的成像 Bku'H  
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1. 摘要 "n?<2 wso  
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2R@%Y/  
H^(L90  
F>Jg~ FD*  
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2. 光栅配置与对准 YdOUv|tZC  
   MV936  
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     &hN,xpC  
3. 光栅级次通道的选择 ?SX_gYe9  
m^tNqJs8  
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   Jp]T9W\  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 UC!5 wVY  
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1. 光栅配置和对准 :R+],m il  
v]bAWo  
"{F;M{h$},  
&'O?es|Lb  
0|C[-ppr  
lO2k<  
2. 基底处理 @d)a~[pm  
5-'vB  
Y><(?  
R<g=\XO'y  
3. 谐振波导光栅的角响应 BX$hAQ(6Q  
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FmA-OqEpA  
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4. 谐振波导光栅的角响应 >eo8  
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bj.]o*u-  
   kPJ~X0Fr{t  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 FOp_[rR   
2u&c &G  
1. 用于超短脉冲的光栅 Ihef$,  
# U`&jBU  
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L?mhK  
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'#f?#(  
2. 设计和建模流程 ZOHRUm  
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6QptKXu7  
m){&:Hs  
3. 在不同的系统中光栅的交换 Ph\F'xROe  
[NR1d-Wg  
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