[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。 k_D4'(V:b  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ORGv)>C|  
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 单光栅分析 `Yx-~y5X  
−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。
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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。 =\
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 系统内的光栅建模 de> ?*%<  
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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。 L`9TB"0R+  
−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。 -VS9`7k  
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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。 k?3S  
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3. 系统中的光栅对准 W8w3~  
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 安装光栅堆栈 G9DJa_]X  
−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）。 3/X-Cr+d  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 *)limqe3"$  
 堆栈方向 B\Xh3l]+j  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 CF]i}xpWV  
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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）。 U?gl"6x  
- 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 41u*w2j  
- 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。 k*5'L<&  
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 横向位置 6SE6AL<b  
−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。 led))qd@V-  
−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。 2ck4C/ h  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 4|`Yz%'  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 i=YXKe6fD  
 通过组件定位选项。 YRPm^kW  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 t)` p@]j  
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 单光栅分析 j`O7=-  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 !lAD q|$  
 系统内的光栅建模 gw"
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- 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。 _5mc('  
- 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。 Z1M>-[j
)  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 $f#agq_  
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5. 光栅级次通道选择 \i!Son.<  

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 方向 &rp!%]+xAM  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 2#3^skj  
 衍射级次选择 9Y/L?km_(  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 A3HF,EG  
- 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。 c"7j3/p  
 备注 MM?`voj~`p  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 1G;8MPU  
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m*Lo|F  
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6. 光栅的角度响应 6"U8V?E  
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 衍射特性的相关性 ME^,'&  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 n-o3  
- 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。 eWvo,

4  
- 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） =p@8z /u  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 :~zv t  
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WA$JI@g  
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示例＃1：光栅物体的成像 a{SBC
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1. 摘要 T@[!A);  
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b.F^vv"]]  
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2. 光栅配置与对准 K>2#UzW  
   Kmz7c|  
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F7MzCZvu  
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     \}_Yd8  
3. 光栅级次通道的选择 :q#K} /  
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   (k`{*!:1a  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 N]N4^A'  
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1. 光栅配置和对准 q o 1lj"P  
_:`!DIz~9}  
8K9$,Ii  
7=XL!:P  
{@Y
 
AeuX Qt  
2. 基底处理 awewYf$li  
($nrqAv4  
?7MqeR4/E  
|=a}iU8  
3. 谐振波导光栅的角响应 v"^~&q0x  
J;$N{"M  
Q@@v1G\
 
B>y9fI
  
4. 谐振波导光栅的角响应 Cx_Q:6T  
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m~hoE8C$  
   nqVZqX@oE  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 8>WVodv  
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1. 用于超短脉冲的光栅 %wptZ"2M  
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#-% A[7Cdp  
X>YsQrK(ig  
X[gn+6WB%  
2. 设计和建模流程 4)>FS'=  
y! .J  

OS|>t./U  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 3bZIYF2@  
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