[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。 }ho6  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 1v9#Fr Y  
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 单光栅分析 O<+x=>_  
−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。 26-K:"  
−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。 P?M WT]fY  
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 系统内的光栅建模 oN.#q$\` k  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 %H7H0%qW  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 hODq&9!  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 MMyJAGh ^G  
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3. 系统中的光栅对准 zy@ nBi^  
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 安装光栅堆栈 I:o.%5)  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 K7]+. f  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 hv9k9i7@l  
 堆栈方向 1|H(q  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 %8! }" Xa  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 /\UFJ  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 2!g7F`/B  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 kTS#>uS  
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 横向位置 U<.,"`=l  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 rI;tMNs  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 sB%QqFRP  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 uxD$dd?  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 &265 B_'D  
 通过组件定位选项。 -gy@sSfvkv  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 K_[B@( Xl  
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 单光栅分析 |lVoL.Z,0  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 NKE,}^C  
 系统内的光栅建模 f|'8~C5I@>  
- 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。 ;n;bap  
- 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。 s(shgI 3g  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 FR? \H"'x  
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5. 光栅级次通道选择 b[`
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 方向 db5@+_  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 IO}5
3zn<l  
 衍射级次选择 T6fm`uL&L  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 }q D0-  
- 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。 aXRf6:\%  
 备注 pkT26)aW  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 qCku q  
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6. 光栅的角度响应 F<LRo}j"9Q  
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 衍射特性的相关性 U)iq  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 xfADks2w  
- 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。 :~%{  
- 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） Y;[+^J*a  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Xjs`iK=w  
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示例＃1：光栅物体的成像 1&#qq*{  
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1. 摘要 a5nA'=|}i  
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2. 光栅配置与对准 ?3Y~q;I]O  
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3. 光栅级次通道的选择 35/K9l5  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 @M&qH[tK-A  
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1. 光栅配置和对准 (L'|n*Cr  
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pX?/=T@ Bw  
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2. 基底处理 Q.} guI\  
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3. 谐振波导光栅的角响应 pj#ls  
0S2/,[-u+  
0,5)L\{ R  
E4, J"T|@  
4. 谐振波导光栅的角响应 za!8:(  
N~~ sM"n  
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   Wn-'iD+9<  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 >PK 6CR  
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1. 用于超短脉冲的光栅 A~({vb'  
6_g:2=6S  
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y;<F|zIm  
~'v9/I-"  
JA~q}C7A7o  
2. 设计和建模流程 6u>]-K5  
DM,)nh6'  
qs!A)H#  
q~`dxq`}  
3. 在不同的系统中光栅的交换 2p~}<B  
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