[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。 r\d(*q3B  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 +U1 Ir5Lx  
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 单光栅分析 jM&di  
−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。 v
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−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。 r=&,2meo  
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 系统内的光栅建模 o]~\u{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。 |DV?5>>  
−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。 a3>/B$pE  
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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。 $8)XN-%(  
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3. 系统中的光栅对准 oX;.v9a  
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H; NV?CD  
 安装光栅堆栈 R7/S SuG6\  
−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）。 vY-CXWC7  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 `^Vd*  
 堆栈方向 n&njSj/  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 )
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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）。 &h0LWPl  
- 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 T@tsM|pI  
- 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。 N<9 c/V  
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 横向位置 68XJ`/d  
−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。 :$$~$P  
−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。 x ;|HT  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 nwU],{(Hgr  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 z'U.}27&o  
 通过组件定位选项。 {^z73Gxt,  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 fAgeF$9@  
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 单光栅分析 9j:]<?D,A  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 @."K"i'Bl  
 系统内的光栅建模 (oGYnN,2  
- 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。 0f6o0@  
- 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。 &VGV0K3Dp  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ]p`y  
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C*}Yg  
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a9-Mc5^'n  
5. 光栅级次通道选择 @3.Z>KONx  
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Voo'ZeZa  
 方向 Y~vk>
ZC  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 I=kqkuW  
 衍射级次选择 Kk8wlC  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 k24I1DlR8  
- 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。 !T,<p   
 备注 )#m{"rk[x,  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 UjI./"]O  
h9QM nH'  

f)*?Ji|5F  
(%X *b.n=  
6. 光栅的角度响应 -TF},V~  
ESCN/ocV  
gy}3ZA*F  
 衍射特性的相关性 juR>4SH  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 6
TW<,SM  
- 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。 y|| n9  
- 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） cb^IJA9}  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 28"1ONs3  
p& _Z}Wv  
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VeWh9:"bJ  
示例＃1：光栅物体的成像 zDdo RK@  
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1. 摘要 j\>&]0-Iq  
hl:Ba2_E +  
!V.]mI  
S%\5"uGa  
! v![K
  
T
B>_#+:  
7KlL%\  
2. 光栅配置与对准 8WytvwB}  
   >)WE3PT/O"  
E:9RskI  
TgcCR:eL=  
_/:--Z  
D+!T5)>(  
     0aY|:  
3. 光栅级次通道的选择 sccLP_#Z  
<sC(a7i1  
16Qu{K  
    ck;:84  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 'gN[LERT  
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U  
1. 光栅配置和对准 9BakxmAc  
r.?dT |A  
U9]&KNx  
<W!T+sMQj  
oT}$N_gFT  
F[coa5  
2. 基底处理 gX!K%qJBg  
7oE:]  
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mCnl@  
3. 谐振波导光栅的角响应 8;qOsV)UDT  
2_Lu0Yrg  
:30daKo  
!IJ YaQ6z  
4. 谐振波导光栅的角响应 b|87=1^m[  
D Z~036  
s3Bo'hGxG  
   eF;Jj>\R+i  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 JXuks`:Q  

*/{y%  
1. 用于超短脉冲的光栅 @[D5{v)S  
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E7$ aT^  
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5#z7Hj&w  
k7JC~D E#  
2. 设计和建模流程 <DMm [V{  
r6D3u(kMb  
+v%+E{F$+  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 Urw =a$  
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