[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。 /HZumV?  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 M`D$!BJr  
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 单光栅分析 Tp<k<uKD  
−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。  3z;_KmM  
−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。 `:M^8SYrL  
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 系统内的光栅建模 a <X0e>  
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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。 [&Hkn5yq  
−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。 z1,tJH0  
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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。 GJ'spgz  
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3. 系统中的光栅对准 ^Jp*B;  
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 安装光栅堆栈 em2_pq9q  
−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）。 Y|0ow_oH  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 *Zd84wRSj  
 堆栈方向 > 7`&0?  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 I_ "Z:v{  
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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）。 8(X0 :  
- 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 K^%-NyV  
- 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[XGC=%  
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 横向位置 ;)!"Ty|  
−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。 \Mi#{0f+q  
−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。 & 7QH^  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 igDyp0t  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 .6T6 S v  
 通过组件定位选项。 %6 =\5>  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 h5@j`{  
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 单光栅分析 #A <1aQ  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 J+<p+(^*v  
 系统内的光栅建模 !}&"W,,0  
- 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。 V"d=.Hb>  
- 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。 Ae|P"^kZ  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 dU;upS_-  
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5. 光栅级次通道选择 VfSGCe  
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 方向 /BHepD}  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 IKf`[_,t]  
 衍射级次选择 
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- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 u2qV6/  
- 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。 @oH[SWx  
 备注 kN'Thq/ZE  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 z<a2cQ?XQ  
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6. 光栅的角度响应 0
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 衍射特性的相关性 _p4}<pG  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 mCb 9*|  
- 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。 tjb/[RQ  
- 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） _5\AS+[x  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ~ v1W  
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Y-&|VE2  
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示例＃1：光栅物体的成像 ic~Z_?p  
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1. 摘要 QAaF@Do  
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2. 光栅配置与对准 )q(:eoLDm  
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3. 光栅级次通道的选择 ;tN4
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   Zi3T~:0p:  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 ("F)  
& >b+loF  
1. 光栅配置和对准 :C}Hy  
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FAd``9kRT  
Gy^FrF  
2. 基底处理 afy
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3. 谐振波导光栅的角响应 d"!yD/RD  
\CtQ*[FmN  
$/.<z(F  
7%tR&F -u  
4. 谐振波导光栅的角响应 aL 8Gnqf2  
eRVY.E<  
Uir*%*4:  
   z1}1*F"  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 9C?cm:  
O$(c.(_$  
1. 用于超短脉冲的光栅 sr4jQo  
x~Pvh+O  
$Br>KJ%'g  
2b!j.T#u  
,N0uR@GN  
+0U#.|?  
F1\`l{B,\  
2. 设计和建模流程 O*ImLR)i+s  
:F9q>  
uNg'h/^NZ|  
Q-jf8A]  
3. 在不同的系统中光栅的交换 QK'`=MU  
kLq(!Gs  

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