[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。 at 
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 +~7x+6E  
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 单光栅分析 ['%$vnS5S  
−通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 )` ^/Dj;  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 A!:R1tTR;S  
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 系统内的光栅建模 "n, %Hh  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 3nbTK3,  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 !r#36kO  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 4}r.g0L  
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3. 系统中的光栅对准 p[8H!=`K  
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 安装光栅堆栈 W%-`  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 qy( kb(J  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 `gSJEq  
 堆栈方向 ?X'l&k>  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 L2Z-seE  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 T!2gOe  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 !<UdG+iV  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 }I"k=>Ycns  
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 横向位置 5@nvcCp  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 (,j~s{  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 Jz@2?wSp  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 aE2Yl  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 n48%Uwa,  
 通过组件定位选项。 lhBu?q  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ;8Ts  
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 单光栅分析 wl0i3)e:  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 "3$P<Q\;l;  
 系统内的光栅建模 i{7Vh0n3S-  
- 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。 M=sGPPj  
- 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。 KN:V:8:J  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Is(ZVI  
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5. 光栅级次通道选择 j
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 方向 X8 A$&  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ^TqR0a-*  
 衍射级次选择 6Zmzo,{  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 4p&YhV7j)o  
- 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。 ,H@ x.  
 备注 }UWi[UgA  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 Tilw.z  
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6. 光栅的角度响应 t/c)[l hV  
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 衍射特性的相关性 -"x25~k!?F  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 xF`O ehVA  
- 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。 c{\x<AwO  
- 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） a9p6[qOcd  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Df}3^J~JX  
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示例＃1：光栅物体的成像 wmaj[e,h  
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1. 摘要 |K'7BK_^J  
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2. 光栅配置与对准 FfibR\dhY  
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3. 光栅级次通道的选择 e%v0EJ},  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 )Zit6I  
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1. 光栅配置和对准 S3Sn_zqG  
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9 p`|~^X  
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2. 基底处理 AGgL`sP  
o,DI7sb  
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m|k:wuzqK  
3. 谐振波导光栅的角响应 FW!1 0K?  
few=`%/  
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e R6[;  
4. 谐振波导光栅的角响应 bPo*L~xdk  
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S0-/9h  
   UZ3oc[#D=]  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 te8lF{R  
O{44GB3  
1. 用于超短脉冲的光栅 h2fTG  
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Vv5#{+eT;  
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4 n\dh<uY  
4XsKOv  
ZHW|P  
2. 设计和建模流程 `DcZpd.n  
09C[B+>h  
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|h75S.UY  
3. 在不同的系统中光栅的交换 bx8|_K*^  
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