[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。 "M tQj}  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 =[,adB  
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 单光栅分析 <|4j<U  
−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。 !Zrvko  
−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。 fiZ8s
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b#M<b.R)  
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 系统内的光栅建模 jL# akV  
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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。 5^k#
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−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。 >Et?7@   
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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。 A28w/=e7  
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3. 系统中的光栅对准 (R,eWWF8~  
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 安装光栅堆栈 ,ZSuo4  
−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）。 cA*%K[9  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 p4[W@JV  
 堆栈方向 R8KL4g-d  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 !\m.&lk'^  
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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）。 'D4NPG`z  
- 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 4Vs;Y&t]  
- 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。 +SJ aE] $  
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U+ 8[Ia(t  
 横向位置 "n\!y~:  
−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。 o^ 4+eE  
−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。 M]W4S4&Y=  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 29GiNy+ob  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 BK +JHT  
 通过组件定位选项。 P$Dr6;  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 RHxd6Gs"  
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 单光栅分析 ~q/`Z)(yc  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 3lJK[V{'#'  
 系统内的光栅建模 q<1@ut  
- 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。 >
[p+L='  
- 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。 j}|6k6t  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 t!~mbx+  
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^'h~#7s  
5. 光栅级次通道选择 %8ul}}d9  
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:H  
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 方向 e#AB0-f  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Kb}N!<Z*  
 衍射级次选择 }A#FGH+  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。
M:x8]TA  
- 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。 <sTaXaq?  
 备注 kN_LD
-  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ' Sl9xd  
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u]}Xq{ZN
 
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6. 光栅的角度响应 u&<L
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 衍射特性的相关性 C>;}CH|X  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 :\>UZ9h #  
- 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。 Ft]sTA+
C  
- 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） {S}/LSNB  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ]6nF>C-C  
 Op|Be  
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示例＃1：光栅物体的成像 =#W{&Te;  
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1. 摘要 Ug9o/I@}C  
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Z?b. PC/  
v\<`"  
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2. 光栅配置与对准 /r)d4=1E  
   gC'GZi^  
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     ~"LOw_BRh  
3. 光栅级次通道的选择 \'p)kDf  
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"zqt'b0bW  
   U$-FQRM4K  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 -j(/5.a  
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1. 光栅配置和对准 .Wr7?'D1M  
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]2( %^#qBG  
2. 基底处理 6I>
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3. 谐振波导光栅的角响应 'SuYNA)
  
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4. 谐振波导光栅的角响应 7%0PsF _  
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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 b]J_R"}  
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1. 用于超短脉冲的光栅 )2R:P`U
 
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2. 设计和建模流程 Ao0F?2|  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 d/|@"z^?  
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