[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。 : 2%eh  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 o`n8Fk}i  
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 单光栅分析 oA5Qk3b:  
−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。 K{_~W yRF  
−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。 sd\}M{U  
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 系统内的光栅建模 |I1,9ex  
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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。 G)~>d/  
−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。 R^`}DlHX  
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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。 ^ q ba<#e  
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3. 系统中的光栅对准 pHR`%2!"t  
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 安装光栅堆栈 'E#L6,&  
−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）。 WrwbLlE  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 xytWE:=  
 堆栈方向 Q#yHH]U)X  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 i +@avoW  
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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）。 NUnwf h  
- 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 #(qvhoi7lM  
- 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。 br88b`L  
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 横向位置 ]NaH *\q  
−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。 I|*<[/)]y  
−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。 N@0/
=B[n  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 Z5rL.a&  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 RoHX0   
 通过组件定位选项。 w\ '5lk,"  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 w@WtW8 p^  
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 单光栅分析 &:d`Pik6  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 n=rmf*,?  
 系统内的光栅建模 umPN=0u6  
- 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。 @QJPcF"  
- 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。 vKoQ!7g  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 dn~k_J=p  
D {E,XOi  
q\P{h ij  
ow (YgM>t  
5. 光栅级次通道选择 *W |  
S5m.oHJI*  
^,'KmZm=  
 方向 
mtFC H  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 C.=%8|Zy  
 衍射级次选择 Wf:X)S7  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。
Y]&2E/oc  
- 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。 l;z+E_sQ  
 备注 J'#o6Ud  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 vG}\Amx+  
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G?s
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pTQ7
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6. 光栅的角度响应 !+hw8@A  
Nsy>qa7  
IL&R&8'  
 衍射特性的相关性 A{{rNbCK  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 rI
v#YqT  
- 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。 5 a&a-(  
- 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） F ww S[3  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 jxw8jo06:  
xjDaA U,  
ywjD.od"v  
s?sr0HZ  
示例＃1：光栅物体的成像 i[vN3`*B  
M1DV9~S  
1. 摘要 0rDQJCm  
1- GtZ2  
]nS9taEA   
EffU-=?%!  
;M#D*<ucI:  
\o?  
on\ahk, y]  
2. 光栅配置与对准 5n2}|V$VqP  
   z\J#d 1e  
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rj eKG-Z@  
tdi}P/x  
\$8p8MP<&D  
     +P*,i$MV  
3. 光栅级次通道的选择 oM}P Wf-  
t2-bw6U  
5)K?:7  
   U,2\ TBz  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 g;nPF*(  
ra\2BS)X  
1. 光栅配置和对准 1B`0.M'd  
rI]n4>k{  
aj]%c_])(  
=Rf!i78c5  
}'TZ)=t{J  
J}&xS<  
2. 基底处理 4[LzjC  
!8%{(;(  
7[7Sm^Tw  
}15ooe%  
3. 谐振波导光栅的角响应 ZsDn
`8  
~ @s$  
jDM^e4U.l  
\tg}K0E?R5  
4. 谐振波导光栅的角响应 ]?2&d[  
O7Awti-X  
d
,).O  
   }"9jCxXL  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 \CE8S+Z%  
|FD-q.AV  
1. 用于超短脉冲的光栅 uw&'=G6v  
r \]iw v  
tB{O6=q  
n&uD=-  
R*psL&N  
0~N2MoOl^  
(/l9@0Y.t  
2. 设计和建模流程 TL_8c][.4$  
(}n,Ou[  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 T#sKld  
/7<l`RSr  
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