[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。 E:M,nSc)53  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 #]5KWXC'~  
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 单光栅分析 +jZa A/  
−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。 -0<vmU  
−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。 Lfcy#3!  
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 系统内的光栅建模 *P9"1K+  
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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。 T[xIn+w  
−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。 {]8|\CcY?  
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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。 vdvnwzp!l  
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3. 系统中的光栅对准 oy#(]K3`O  
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 安装光栅堆栈 1goRO  
−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）。 zS
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−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 !~%DR~^`  
 堆栈方向 &n_f.oUc  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 dmXfz D  

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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）。 xR%NiYNQz  
- 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 r<n:o7  
- 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。 ,{S $&g*  
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 横向位置 w.aEc}@(^  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 u0arJU_.)  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 7]1a3Jk  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 ^o _J0 ]m  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Yb<:1?76L  
 通过组件定位选项。 h9imS\gfr  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 j7Y7&x"  
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 单光栅分析 CP;<B1  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ~' 955fK>  
 系统内的光栅建模 `
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- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 fVY I  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 :vEfJSA 1<  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 M[z1B!rT  
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5. 光栅级次通道选择 MK/8<i<.  
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 方向 u&S0  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 8'zl\:@N  
 衍射级次选择 e4Qjx*[G  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 tCO?<QBE  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 p6BDhT(RS  
 备注 0U*f"5F  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 8N"WKBj|_d  
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6. 光栅的角度响应 {.e+?V2>_  
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 衍射特性的相关性 ;8&/JSN M  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 oLX[!0M^  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 )SZ#%OE*  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） 4OJD_  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 %B#T"=Cx  
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示例＃1：光栅物体的成像 sm{0o$\Z  
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1. 摘要 ;P juO  
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2. 光栅配置与对准 pT~3< ,  
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     McS]aJfrk  
3. 光栅级次通道的选择 /E\04Bs  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 1##@'L|u  
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1. 光栅配置和对准 i={4rZOD^  
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V;CRs\aYf  
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u$5.GmKm  
2. 基底处理 ~Yl.(R  
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3. 谐振波导光栅的角响应 &XI9%h9|  
Wvu1?  
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4. 谐振波导光栅的角响应 L.-qTh^P  
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   I!9>"s12  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 qj:[NPwaM  
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1. 用于超短脉冲的光栅 >}NnzZ  
>+;}"J
 
,/V~T<FI  
Z{l`X#':  
D'ZUbAh!  
}Ptv[{q]GE  
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.*I/  
2. 设计和建模流程 Y?K?*`Pkc1  
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FwB xag:u  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 gG.+3=  
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