[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。 lt*k(JD  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 y
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 单光栅分析 ?1{`~)"  
−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。 5[3hw4  
−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。 }n.h)Oz  
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 系统内的光栅建模 V":BAn  
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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。 7Y)wu$!7}  
−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。 ceOjuzY  
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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。 ? vlGr5#  
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3. 系统中的光栅对准 8N`$7^^  
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 安装光栅堆栈 Yyo|W;a]  
−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）。 epL[PL}  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 c,qCZ-.Sg  
 堆栈方向 W>~%6K>p  
−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）。 ? 1{S_  
- 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 $P-m6  
- 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。 vraU&ze\1  
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 横向位置 C{Ug ?hVP  
−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。 B#MW`
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−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。 iK]g3ew|  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 ]aRD6F:L  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 S=g-&lK  
 通过组件定位选项。 5%`Ul  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 55
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 单光栅分析 -X[[ OR9+  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 I`TD*D  
 系统内的光栅建模 r8%,xA&  
- 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?D\Pru  
- 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。 ?GarD3#A  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 xW9 s[X  
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5. 光栅级次通道选择 h /QP=Zd  
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 方向 C<t>m_t9  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 HdUW(FZ  
 衍射级次选择 F\R}no5C  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 } XU:DE  
- 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。 J\+gd%  
 备注 /&:9
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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 PJ@,01  
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6. 光栅的角度响应 +fQL~0tA  
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 衍射特性的相关性
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- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 mMAr8~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。 50aWFJYw  
- 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） ><MgIV  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 }l?_Cfvu  
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示例＃1：光栅物体的成像 o;>3z*9?3  
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1. 摘要 !K3cf]2UD  
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2. 光栅配置与对准 ]|t.wr3AU  
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3. 光栅级次通道的选择 #G+  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 +#uNQ`1v  

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1. 光栅配置和对准 a5}44/%  
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2. 基底处理 QPe9s[Y  
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3. 谐振波导光栅的角响应 Ku/H=  
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4. 谐振波导光栅的角响应 _(6B.  
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示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Z;fm;X%4  
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1. 用于超短脉冲的光栅 RO%tuU,-  
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2. 设计和建模流程 MvZ+n  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 k=T-L  
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