[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。 >7zC-3  
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P^Owgr=Y  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 &lLfVa-l  
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 单光栅分析 3%5a&b  
−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。 X6r0+D5AvB  
−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。 6(rN(C
  
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 系统内的光栅建模 t>/x-{bH\  
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rs`R#e \  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 b5LToy:  
−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。 7J!s"|VS  
5l 3PAG  
V5z2.} 'o-  
     6Eu(C]nC(  
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。 6]Is"3ca  
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3. 系统中的光栅对准 tP7<WGHd/  
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 安装光栅堆栈 t`+A;%=K]  
−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）。 ?'z/S5&j  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 V<W;[#"  
 堆栈方向 ]JYE#F  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 w9G|)UDib  
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rB$~,q&.V  
 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）。 e,/]]E/o  
- 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 KF_fz   
- 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。 l|?tqCT ^h  
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 横向位置 HS/.H,X  
−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。 uBx\xeI  
−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。 y>aO90wJ  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 Ee2P]4_d  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 $t):r@L  
 通过组件定位选项。 B_Q{B|eEt&  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ;v@
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 单光栅分析 #dUKG8-HJ  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 BZ?3=S1*  
 系统内的光栅建模 4k<o  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 Op ar+|p\  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 DOKe.k  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 r6Yd"~
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5. 光栅级次通道选择 l5{60$g  
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 方向 hi1Ial\Y  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 U]sAYp^$  
 衍射级次选择 QPDh!A3T  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。  n?EgC8b9  
- 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。 =#V^t$  
 备注 Kq3c Kp4  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 -<s
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6e+'Y"v  
6. 光栅的角度响应 #uhUZq  
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T?pS2I~  
 衍射特性的相关性 E{|B&6$[}  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 *vD.\e~  
- 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。 \0b}Z#'0  
- 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） oZvG Kf
 
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ,
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|:1{B1sqA  
=b%}x >>  
示例＃1：光栅物体的成像 6eV#x%z@v'  
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1. 摘要 A`Z/B[)  
eO!9;dJ  
]y0Y(  
]c/E7|0Q  
' P?h?w^T  
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2. 光栅配置与对准 j<p.#jkT  
   bC<W7qf]}  

D@bGJc0  
32YbBGDN!f  
Tlw'05\{J  
Du+W7]yCl  
     8<6H2~5<  
3. 光栅级次通道的选择 p~$c
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1r;zA<<%R  
e}UQN:1  
    %!<Y  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 `6U!\D  
3Z b]@n  
1. 光栅配置和对准 [8iY0m_Qe  
)E}v~GW.+  
+=3=%%?C  
]q]xU,  
&W2*'$j"_  
;]dD\4_hK  
2. 基底处理 +hyOc|5  
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%fj5;}E.  
3. 谐振波导光栅的角响应 %2\Hj0JQQ  
2d&F<J<sU  
C~ 1]  
cM#rus?)+  
4. 谐振波导光栅的角响应 b:dN )m  
p#@#$u-  
9kL,69d2  
   C96/   
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 z#*.9/y\^R  
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1. 用于超短脉冲的光栅 p`"k=tZ{  
L+am-k:T~  
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t3;Zx+Br  
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Q!3P  
ZVjB$-do  
2. 设计和建模流程 l=~!'1@L}  
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Tc WCr  
3. 在不同的系统中光栅的交换 $V~@w.
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