[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。 $0+n0*fp  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 s.ywp{EF  
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 单光栅分析 vk;]9o j*  
−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。 <E/"v  
−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。 {Aq2}sRl{  
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 系统内的光栅建模 sX_6qKUH  
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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。 U4PnQ K,  
−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。 o m9zb&{tu  
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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。 ]rAaErB';  
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3. 系统中的光栅对准 +E5EOo{ `|  
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 安装光栅堆栈 )Pj8{.t4  
−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）。 [OTZ"XQLI  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ?-.Qv1hs6p  
 堆栈方向 "WPFZw:9  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 PO1|l-v<Yq  
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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）。 pXL@&]U
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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。 堆栈方向 DMeP9D  
- 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。 \9FWH}|  
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 横向位置 ;Nfd  
−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。 {Kdr-aC  
−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。 A]x'!qa@=  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 !/]vt?v#^  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 RCCI}ovU  
 通过组件定位选项。 3d_PY,=1  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 6<%W8m\  
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 单光栅分析 Vy+UOV&v-  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 QAI!/bB  
 系统内的光栅建模 Tw)"#Y!T  
- 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。 W{JNNf6G  
- 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。 u=
mJI*  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 +|SvJ  
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5. 光栅级次通道选择 ]t'bd<O  
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 方向 i*q!
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- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 @X\2K?c(v  
 衍射级次选择 Dq~PxcnI  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。
1!;}#m7v  
- 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。 Gkfc@[Z V  
 备注 Nvef+L,v  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 p]7Gj&a  
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6. 光栅的角度响应 CYxrKW l:'  
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 衍射特性的相关性 _:tclBc8R  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 HOb-q|w  
- 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。 j5cc"s  
- 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） N,><,7!q$,  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 I8<s4q   
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示例＃1：光栅物体的成像 0H V-e  
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1. 摘要 !Qg%d&q.Sx  
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2. 光栅配置与对准 GC3:ZpV`  
   Oc]&1>M  
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F7(~v2|  
     }}GBCXAf_  
3. 光栅级次通道的选择 Xcq9*!%o  
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   JuGQS24  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 r|Y|uv0  
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1. 光栅配置和对准 ':7%@2Zo  
Y[Gw<1F_  
N_vVEIO9  
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Kis\Rg  
l|-TGjsX  
2. 基底处理 t9&z|?Vz  
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B]Bf3TH  
z]k=sk  
]|q\^k)JU  
3. 谐振波导光栅的角响应 VA _O0y2  
Ih}I`wY-  
Ii?"`d+JA  
`>fN?He  
4. 谐振波导光栅的角响应 ? OBe!NDf  
A a2*f[  
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   ^uW!=%D  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 xG_ ;F  
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1. 用于超短脉冲的光栅 g<s[6yA  
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]xfAdBi  
z[Kxy1,  
 ]{OEU]I@  
's$pr#V
  
%E7+W{?*1  
2. 设计和建模流程 *seKph+'c  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 $ 8w eh3p  
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