[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。 {-*\w-~G  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述
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 单光栅分析 nN{dORJlx  
−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。 ` py}99G  
−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。 ]Ti$ztJ  
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G:Hj;&'2  
 系统内的光栅建模 +Hy4s[_|  
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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。 :QA@ c|(PF  
−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。 r%!FmS<  
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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。 ??TdrTS  
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3. 系统中的光栅对准 ]IXAucI]  
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 安装光栅堆栈 B007x{-L  
−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）。 LD@7(?m
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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。 n8FT<pUq  
 堆栈方向 JTkCk~bX[z  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 -RCv7U`  
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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）。 fB[\("+  
- 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 +QupM  
- 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。 xc*!W*04  
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 横向位置 "0<Sd?Sz  
−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。 4 f3=`[%  
−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。 67ZYtA|t  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 \SzGzCJ  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 :D^Y?  
 通过组件定位选项。 johmJLC  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 7n [12:  
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 单光栅分析 j$%yw4dsj  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ylT6h_z1[Y  
 系统内的光栅建模 S].Ft/+H  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 1O- E],  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 XzlIW&"uC  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 6BR\iZ  
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B[Ix?V4yy  
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5. 光栅级次通道选择 Bd.Z+#%l"  
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 方向 widI s[ )  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 T:dX4=z  
 衍射级次选择 0K`ZX&K?W  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 hq]xmM?&  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 T&mbXMN  
 备注 \kfcv  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 rS
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@OBHAoz%/  
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zL6 \p)y  
6. 光栅的角度响应 nq),VPJi  
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A-X  
 衍射特性的相关性 (q~R5)D  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 1m
Y+0  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 (0X,Qwx  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） JgxE|#*7U  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Y>(ZsHu  
p6B .s_G4  
#: dR^zr<  
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示例＃1：光栅物体的成像 &S9f#Ui  
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1. 摘要 j{-mQTSD  
AlAh S<  
9k(*?!\;  
_ .-o%6  
HKq2Js  
XhQw+j~1.  
W\nHX I  
2. 光栅配置与对准 YJ&lB&xH  
   mOwWg  
E`A<]dAoK  
aW52.X z%8  
1}i&HIr!b  
"$`wk  
     D{Hh#x8Y  
3. 光栅级次通道的选择 ?7fQ1/emhO  
SJ1w1^#Pz  
bd@*vu}?}  
   ?/o2#iJx  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 HA$^ *qn  
V%X:1 8j  
1. 光栅配置和对准 (#fm (@T  
g;u<[>'I  
;zfQ3$@9  
>reaIBT  
Qs}/x[I  
g:G%Ei~sF  
2. 基底处理 */0vJz%<.M  
v>x {jZkFL  
GInZ53cQ  
Ov0O#`  
3. 谐振波导光栅的角响应 ~zXG<}n  
1q
B!RIau  
$V`KrA~]  
w^:V."}-$  
4. 谐振波导光栅的角响应 rW=k%# p  
k"Z"$V2i  
i6!T`Kau  
   @%I_&!d  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 b7W=HR  
v!pj v%  
1. 用于超短脉冲的光栅 RTgQ#<W8  
wW6mYgPN%  

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FqT,4SIR  

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2$j Ot}  
2. 设计和建模流程 j#Ky0+@V  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 rm5T=fNJ  
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