[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。 RA/EpD:H  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 >bm|%Ou"  
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 单光栅分析 {aDFK;qG.  
−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。 ;j}y
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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。 VcgBLkIF  
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 系统内的光栅建模 ^Udv]Wh  
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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。 Ka-p& Uv1<  
−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。 Vb4;-?s_  
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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。 _ Jc2&(;  
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3. 系统中的光栅对准 Np,2j KF(  
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 安装光栅堆栈 8k!6b\Imz  
−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）。 IB$7`7  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 (Wj2?k/]  
 堆栈方向 9K"JYJ q2  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 n9UKcN-  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 LI W*4r!  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 pj{\T?(  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 pB01J<@m  
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 横向位置 .ER98  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 ygViPz<J  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 VXKT\9g3A  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 8A2z 5Aa  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Ot9V< D6h  
 通过组件定位选项。 NGTe4Crx  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 =uV,bG5V1  
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 单光栅分析 #gv4  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 @.9I3E-=  
 系统内的光栅建模 !: us!s  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 G\~^&BAC  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 |4>:M\h  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 %a8&W  
l4T:d^Eb  
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5. 光栅级次通道选择 vrIV%l=  
%e=!nRc  
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 方向 ElR)Gd_8  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 bkv/I{C>?  
 衍射级次选择 <r\I"z$  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ~@9zil41  
- 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。 ->oz#   
 备注 dgc&[  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 /lH'hcXcX  
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d"&3Q_2CD  
6. 光栅的角度响应 uxDLDA$;  
E(Gr0#8  
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 衍射特性的相关性 |]ucHV  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Yj8&  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 >t#\&|9I  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） "$)yB  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Y!n'" *J>  
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kL;t8{n  
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示例＃1：光栅物体的成像 8/q*o>[?  
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1. 摘要 !0jq6[&  
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2. 光栅配置与对准 C*pLq5s  
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NG)7G   
     .@K#U52  
3. 光栅级次通道的选择 SLh~_ 5  
3yMt1 fy  
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   eT\p-4b  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试  N|N/)  
X[{\3Av  
1. 光栅配置和对准 Pz {Ig  
rCrr"O#j  
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%kW3hQ<$  
Y_lCcu#O
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UJwq n"Q^  
2. 基底处理 0 r3N^_}  
4Q&mC"  
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3G(skphE  
3. 谐振波导光栅的角响应 Esa6hU#  
c}\ d5R_L  
.m'N7`VB  
L]NYYP-  
4. 谐振波导光栅的角响应 qL~Pjr>cF  
gyg|Tno  
i*b4uHna  
   +}Auk|>Dc  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 y|LXDq4Wj  
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1. 用于超短脉冲的光栅 ?e2Y`0  
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BDnBBbBrz  
A1 b6Zt  
A7e_w 7?a  
p+5#dbyr  
2. 设计和建模流程 :.C)7( 8S  
GdL4|xv  
Y~x`6  
?({PcF/  
3. 在不同的系统中光栅的交换 ap{{(y&R  
0sY#MHPT&  
s}<)BRZi