[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。 }|;
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 -z@}:N-uR  
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 单光栅分析 M II]sF  
−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。 @: NrC76  
−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。 SVJ3!1B,  
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 系统内的光栅建模 u:k#1Nn!  
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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。 ) Ez=#dIq  
−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。 wTLHg2'y^  
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     G{:L^2>  
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。 /3fo=7G6  
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3. 系统中的光栅对准 DF#Ob( 1  
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 安装光栅堆栈 Jyn>:Yq
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−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）。 _g
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−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 dM)fr  
 堆栈方向 uE>}>6)b  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 nBQG.3  
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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）。 {It4=I)M  
- 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 StE4n0V  
- 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。
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 横向位置 O32:j   
−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。 ^<< Wqmx  
−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。 ";Lpf]<  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 Qv8Z64#  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 <K)^MLgN  
 通过组件定位选项。 9nB:=`T9  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 \wMr[_LW  
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 单光栅分析 e+S%`Sg  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 _m@QeO'yh  
 系统内的光栅建模 ~$+9L2gz  
- 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。 $g*|h G/{  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 P
b!kl #  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 B4I|"5G2y  
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#Ez>]`]TB  
FFPO?y$  
5. 光栅级次通道选择 m(?M]CH(A  
^>[Z~G($  

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 方向
!\CoJ.5=  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 <s  $~h  
 衍射级次选择 c8#A^q}  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 "GgK,d}%  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 }9jy)gF*e  
 备注 i9_ZK/*  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 nx=Zl:Q}  
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5PG%)xff*  
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6. 光栅的角度响应
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m>~%. (/x  
GV* B$  
 衍射特性的相关性 G!@tW`HO  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Wn<3|`c  
- 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。 On#RYy^}  
- 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） 2BEF8o]Np  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 4$@)yZ  
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<T{PuS1<o  
示例＃1：光栅物体的成像 [<7Hy,xr_  
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1. 摘要 7i,}F|#8  
Xh;Pbm|K  
\-gZ_>)  
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3w#kvtDVm  
b&. o9PV"  
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2. 光栅配置与对准 nJNdq`y2  
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3. 光栅级次通道的选择 7'k+/rAO  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 )=8MO-{  
LcI,Dy|P  
1. 光栅配置和对准 l 2y_Nz-;  
1$]4g/":o  
O|}97a^  
k.NgE/;3  
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"hdcB 0  
2. 基底处理 8&\<p7}=h  
1-!u=]JDE  
3@f@4t@5V  
?KDI'>"-v  
3. 谐振波导光栅的角响应 F 0q#.   
#p_3j 0S  
9 N[k ?kUZ  
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8a~=P  
4. 谐振波导光栅的角响应 fH-V!QY
GF  
-SnP+X!  
I@76ABu^  
   (sSMH6iCif  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 )/A IfH  
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1. 用于超短脉冲的光栅 ]-FK6jw  
EW7heIT$  
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O RAKg.49  
3C{3"bP  
?]+{2&&$  
2. 设计和建模流程 ^kA^>vi  
u^&2T(xGi  
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?~s,O$o  
3. 在不同的系统中光栅的交换 #&a-m,Y$sx  
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