[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。 _{gqi$Mi  
n${k^e-=  
<V Rb   
u]9\_{c]Q  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ;gD\JA  
D}j`T  
 单光栅分析 ASre@pW  
−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。 g.
vE%zKL  
−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。 )5gj0#|CG@  
Xc}XRKiy{  
evYn}  
 系统内的光栅建模 85;bJfY  
GQ>0E  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 di0@E<@1:  
−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。 '[%#70*  
.R'M'a#*!A  
'%XYJr:H[  
     L/`1K_\l  
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。 1EEcNtpub]  
OE9,D:tv  
3. 系统中的光栅对准 FO:L+&hr?>  
&}
`a"tYr  
D&D6!jz  
 安装光栅堆栈 k0K$OX
*:e  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 '?L^Fa_H  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 g=Vu'p 3u  
 堆栈方向 T,1qR:58  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ^879sI  
4gsQ:3  
=DDKGy.g  
f:<BUqa  
a%`%("g!  
 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 'xGhMgR;  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 M(LIF^'U:m  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 C&MqH.K  
|%v:>XEO  
hr6j+p:  
._^ne=Lx  
(I#6!Yt9J  
 横向位置 3Z=yCec]  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 ?X@[ibH6  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 '5De1K.\`  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 AJxN9[Z!N  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Opcszq5n  
 通过组件定位选项。 ,}gJY^X+  
C8> i{XOO,  
cK u[4D
{  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 5P"R'/[PA_  
9n{Y6I x:  
]0ErT9  
 单光栅分析 WcNQF!f  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ,v>;/qm  
 系统内的光栅建模 n+ebi>
}P  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 L%is"NZh  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 jgIG";:Q  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 pka^7OWyN  
pF-_yyQ  
0P9\;!Y  
o&Xp%}TI  
5. 光栅级次通道选择 O8A1200  
`@],J  
@ztT1?!e  
 方向 ?4/pE@RIy  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Mh-"B([Z  
 衍射级次选择 'kt6%d2  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 [1P_^.Htr  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 8:V,>PH  
 备注 VPYLDg.'  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 w a(Y[]V  
W6NhJ#M7  
KYm8|]'g  
Jj>Rzj!m  
6. 光栅的角度响应 S W%>8  
@gK`RmhGE5  
9d#?,:JG  
 衍射特性的相关性 &'W7-Z\j-  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 JR.)CzC  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 I!*P' {lh  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） 92<+ug=  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 0j!3\=P$  
18rV Acj  
;7:} iKU  
KJec/qca  
示例＃1：光栅物体的成像 bTimJp[b  
zl:by?  
1. 摘要 KqntOo} y)  
`~)?OTzU#  
!?JZ^/u  
|JIlp"[  
u'l4=e  
%eDSo9Y  
q=88*Y  
2. 光栅配置与对准 GuR^L@+ -.  
   1!MJ+?Jl  
g@>llve{  
(yP1}?  
:VlA2Ih&q  
u>lt}0  
     Eu(QeST\  
3. 光栅级次通道的选择 .J O3#  
md+pS"8o;  
}jCO@v;  
   t/Io.d   
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 ZMgsuzg  
Zo&i0%S\E  
1. 光栅配置和对准 Y bJg{Sb  
/io06)-/n  
T
4.wz 58  
!lNyoX/  
d9S/_iCI  
(7G4v  
2. 基底处理 A|f6H6UUx  
)]C]KB  
"ZGP,=?y2  
Li5&^RAo|J  
3. 谐振波导光栅的角响应 WBWW7
HK  
VNWB$mM.2  
n5d8^c!2  
^>l <)$s  
4. 谐振波导光栅的角响应 t7-]OY7%w_  
*G.vY#h  
ulsU~WW7r  
  
?P0b/g  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ~_EDJp1J  
}X{rE|@  
1. 用于超短脉冲的光栅 Q")Xg:  
T)I)r239h  
AA=Ob$2$  
>S:(BJMo  
}2;P`s  
0R)x"4Ww  
\o[][R#D  
2. 设计和建模流程 nvrh7l9nX  
ZXb|3|D  
BZW03e8|  
jOfG}:>e\  
3. 在不同的系统中光栅的交换 Jd7chIK  
gJ|#xZ
 
iUcX\ uW