[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。 0czEA  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 uu
f+M-P  
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 单光栅分析 iUOGuiP  
−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。 KY9&Ky+2B  
−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。 Rf#t|
MW*#  
X+'B*K$  
.]LP327u  
 系统内的光栅建模 2X`5YN;  
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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。 V~4yS4  
−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。 m<GJ1)%3i  
c.Do b?5  
E-b3#\^:  
     KBa   
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。 x0ICpt{;  
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3. 系统中的光栅对准 (k<__W c_t  
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 安装光栅堆栈 VN >X/  
−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）。 ]oE:p  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 A>Xt 5vk+  
 堆栈方向 |YK4V(5x  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 r1AG1Y  
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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）。 ky{-NrK  
- 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 #RVN7-x  
- 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。 DS>qth  
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 横向位置 &?#!%Ds  
−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。 t.6gyrV7><  
−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。 @>Ul0&Mf?  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 p WLFJH}N  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 8L,i}hIo.  
 通过组件定位选项。 Y]9C8c)  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 SAtK 'Jx[  
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 单光栅分析 93fClF|@  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Q0-}!5`E1$  
 系统内的光栅建模 V0a)9\x(\  
- 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。 $ZfoJR]%  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 '(&,i/O  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 XdGA8%^cY  
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5. 光栅级次通道选择 D$/*Z5Z)]  
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 方向 <o.?T*Q9  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Sp^jC Xu  
 衍射级次选择 z\r|5Z  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 .qG*$W2f  
- 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。 `6`oLu\l  
 备注 us3f
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- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 e+7x &-+  
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n 2m!a0;
 
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6. 光栅的角度响应 m-)yQM8  
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 衍射特性的相关性 &a];"2  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 @gHWU>k,A  
- 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。 v|K<3@J  
- 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^Wh!:>r/  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 >Pw ZHY  
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示例＃1：光栅物体的成像 cri.kr9Y  
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1. 摘要 GUqhm$6a  
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2. 光栅配置与对准 QwL'5ws{q  
  
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3. 光栅级次通道的选择 "8|a4Y+F  
U*7Yi-"/*  
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   8>y!=+9_  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 69>N xr~k  
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1. 光栅配置和对准 uY'77,G_J  
3(/J(8  
!1s^TB>N  
XK7$Xbd  
07:N)y,  
hB:}0@l6p=  
2. 基底处理 ;[>g(W+  
1__Mf.A  
pg;y\}  
I||4.YT  
3. 谐振波导光栅的角响应 bRzw.(k0`r  
f.cQp&&]r  
[O52Bn  
#lHA<jI  
4. 谐振波导光栅的角响应 TUaW'  
L[s8`0  
[esR!})  
   Im*~6[  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 aHvsgp]  
a~nErB  
1. 用于超短脉冲的光栅 *tD`X(K  
D)*OQLHW  
>TqMb8e_  
 #mDeA>b  
k-uwK-B}v+  
?\D=DIN-r  
g)@d(EYY  
2. 设计和建模流程 }#h>*+Q  
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VPJaiC~  
I3wv6xZ2  
=Hs[peO*  
3. 在不同的系统中光栅的交换 rL=_z^.P  
*+wGXm  
'"/Yk=EmlU