[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。 lAnOO5@8  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 TQb/lY9*  
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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。 >4@w|7lS  
−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。 `Ku:%~$/  
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 系统内的光栅建模 9O &]!ga  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 a6zWg7 PN  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 In4VS:dD  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 gIO_mJ3 u  
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3. 系统中的光栅对准 8nZ_.  
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 安装光栅堆栈 m>Z3p7!N}  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 8'E7Uj  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 qJ5b;=  
 堆栈方向 ) YB'W_  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 n
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 {|$kI`h,3-  
- 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 s Y4wdG  
- 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。 s5v}S'uO{  
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 横向位置 EPwU{*F  
−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。 N G vb]  
−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。 8 # BR\  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 [g`4$_9S  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Gv]94$'J9  
 通过组件定位选项。 )Pubur %,  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 E3{kH 7_'\  
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 单光栅分析 uzb|yV'B  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 >B``+Z^2  
 系统内的光栅建模 %x;~o:  
- 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。 -1hCi!  
- 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。 Y_C6*T%  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Zcw<USF8  
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5. 光栅级次通道选择 nxEC6Vh'  
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 方向 ./zzuKO8XK  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ;FuST  
 衍射级次选择 KbciRRf!k  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 6)ysiAH?  
- 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。 U)iBeYW:  
 备注 zRgGSxn  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 wmX(%5vY^  
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6. 光栅的角度响应 sUQ Q/F6  
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 衍射特性的相关性 M17+F?27M  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 (+xT5 2  
- 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。 RZVZ#q(DU  
- 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） '"c`[L7Wn  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 <Mj{pN3  
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示例＃1：光栅物体的成像 NYKYj`K  
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1. 摘要 M(C$SB>  
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2. 光栅配置与对准 |#BN!kc  
   ?|_i"*]l  
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RU/SJ1wM"  
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     g HxR
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3. 光栅级次通道的选择 QX&Y6CC`]  
 8}AWU  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 M^e}w!U  
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1. 光栅配置和对准 6kAGOjO  
/2*BdE[yG  
^B}q@/KV  
H?ug-7k/  
W4P+?c>'2  
@Jqo'\~&  
2. 基底处理 +7AH|v8  
K3WaBcm  
@CxgoX^  
QctzIC#;k  
3. 谐振波导光栅的角响应 #,1)@[  
D6fd(=t1Z  
*(5T?p[7  
2}*8( 32  
4. 谐振波导光栅的角响应 D dCcsYm,  
~6O~Fth  
oIj-Y`92!  
   mb%U~Na  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 8GjETq%}  
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1. 用于超短脉冲的光栅 \~Ml<3Zd:  
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1{a4zGE?[  
2. 设计和建模流程 t. (6tL]  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 V,8Z!.MG  
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