[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。 2{q
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 LA3,e (e  
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 单光栅分析 7Et(p'  
−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。 ~DS9{Y  
−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。 aPMM:RP`  
5q*~h4=r7  
I!@`_Q9N  
 系统内的光栅建模 DEuW'.o>  
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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。 u
ZI:Kt#  
−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。 rx)Q]  
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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。 2o}FB\4^i  
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3. 系统中的光栅对准 !0_Y@>2  
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 安装光栅堆栈 'v5gg2  
−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）。 61 |xv_/  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 :36^^Wm  
 堆栈方向 7]53GGNO  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 %^A++Z$`  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 D]y.!D{l2  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 s47"JKf"  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 G9%4d;uFT  
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 横向位置 81C?U5  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 +[qy HTcG  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 (.)s =  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 /pEkig7M  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或
SesO$=y  
 通过组件定位选项。 {%dQ
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 OC.@C}u  
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 单光栅分析 .$;GVJ-:5  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 C\K--  
 系统内的光栅建模 X[}%iEWzT  
- 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。 CQHlSV W  
- 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。 C5?M/xj  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 4G2V{(@QiZ  
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5. 光栅级次通道选择 6
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 方向 4kEFbzwx  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ;o=mL_[  
 衍射级次选择 mB`r6'#=  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 #(G&%I A|;  
- 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。 Q2uE_w`B  
 备注 1-fz5
64  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 TUt
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6. 光栅的角度响应 0v?,:]A0E  
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 衍射特性的相关性 [z9i v~  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 7Fx8&Z  
- 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。 ;K!Or  
- 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） 5s9~rm  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ub&1L_K  
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示例＃1：光栅物体的成像 P:+:Cm<  
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1. 摘要 xN]bRr  
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s{CNo  
- U|4`{PP  
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2. 光栅配置与对准
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     ]KmYPrCl0  
3. 光栅级次通道的选择 DbDpdC;  
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   ;AaF;zPV  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 9"rATgN1  
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1. 光栅配置和对准 1/ a,7Hl  
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u=4Rn  
2. 基底处理 GZ1>]HB>r^  
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3. 谐振波导光栅的角响应 Bn.8wMB  
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~Oq(JM $M  
4. 谐振波导光栅的角响应 ]k hY8it  
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   Ne=D$o  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 -6?5|\  
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1. 用于超短脉冲的光栅 M*x_1h5n  
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2. 设计和建模流程 `18G 5R  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 Eq|_>f@@8  
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