[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。 wBaFC\CW  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 AhFI, x  
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 单光栅分析 Xf/<.5A  
−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。 [/`Hz]R  
−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。 *d*;M>  
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 系统内的光栅建模 a!]QD`  
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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。 k*+ZLrT  
−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。 eEb1R}@  
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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。 ^oZs&+z  
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3. 系统中的光栅对准 rsj}hS$  
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 安装光栅堆栈 ,Onm!LI=  
−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）。 (N>ew)Ke  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 KQI} 5  
 堆栈方向 fv7g93  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 \.-y LS.  
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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）。 @ dU3d\!}  
- 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 p%qL0   
- 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。 *y@]zNPD  
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 横向位置 JS.'v7  
−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。 #j5^/*XW  
−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。 oU6g5  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 nff]Y$FB  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 545xs`Q_  
 通过组件定位选项。 `SbX`a0p2  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 YLd%"H $n  
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 单光栅分析 O/"&?)[v  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 gVWLY;c 3}  
 系统内的光栅建模 4vJIO{m  
- 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。 c8W=Is`  
- 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。 |n%N'-el  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 u _^=]K;  
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5. 光栅级次通道选择 ?*dx=UI  
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 方向 sbIhg/:ok  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 $5[RR  
 衍射级次选择 . 2Q/D?a  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 p0@mumh
 
- 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。 Y5pNKL
 
 备注 <C xet~x  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 &"0[7zgYQz  
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6. 光栅的角度响应 *a@UV%u  
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 衍射特性的相关性 -|mRJVl8  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ShxX[k  
- 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。 V&85<Y%Nl|  
- 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） /y@i
aptC  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 1j(,VW  
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示例＃1：光栅物体的成像 sP!qv"u  
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1. 摘要 i{0_}"B  
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2. 光栅配置与对准 3dLz=.=)'  
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3. 光栅级次通道的选择 .}wir,  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 &2J|v#$F  
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1. 光栅配置和对准 o6oYJ`PY  
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J^cDa|j  
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w.\:I[  
2. 基底处理 xC(PH?_  
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3. 谐振波导光栅的角响应 h?sh#j6  
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AyDK-8a  
4. 谐振波导光栅的角响应 #XZ?,neY  
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示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 H{8\<E:V+}  
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1. 用于超短脉冲的光栅 (iFhn*/ E  
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_kSus  
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: SNp"|  
2. 设计和建模流程 z3,z&Ra  
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#X+)  
P;GUGG*W  
3. 在不同的系统中光栅的交换 c!c!;(  
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