[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。 1 j|XC  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 #)
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 单光栅分析 5"x1Pln  
−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。 -|czhO)R  
−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。 MzW!iG  
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MA 6uJT  
 系统内的光栅建模 cnDBT3$~Z  

.p~.S&)  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 fhHTp_u)2  
−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。 mL@7,GD  
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Kna@K$6{w=  
     y+.(E-g  
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。 >ZAn2s  
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3. 系统中的光栅对准 2ZxZ2?.uJ  
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 安装光栅堆栈 ~VF?T~Kr_  
−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）。 .6i +_B|  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 %A@U7gqc  
 堆栈方向 51>OwEf<R  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 K!G/iz9SB  
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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）。 |P"kJ45  
- 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 `7 J4h9K  
- 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。 x1`Jlzrp,  

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*_uGzGB&G  
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 横向位置 {<Vw55)#0Q  
−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。 6)3pnhG9  
−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。 lHgmljn5u  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 _4t  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Znh<r[p<  
 通过组件定位选项。 g^2H(}frc  
F)tcQO"G  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 VSm{]Z!x  
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 单光栅分析 xNxSgvco,  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 oSs~*
mf  
 系统内的光栅建模 c
fW;gFf  
- 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。 vj<JjGP  
- 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。 @yn1#E,  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 k Rp$[^ma  
<3bFt[  
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5. 光栅级次通道选择 ~jOk?^6  
wEb10t,  
Bjsg!^X7  
 方向 ]AB4w+6!  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 P?YcZAJT*  
 衍射级次选择 oei2$uu  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ,A!0:+  
- 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。 "?{=|%mf  
 备注 _2S( *  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 hW-?j&yJ?  
w:[\G%yQ  
p#AQXIF0  
IM~2=+  
6. 光栅的角度响应 a.s5>:Ct  
7 +kU8}  
yK:b$S  
 衍射特性的相关性 QetyuhS~  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 |jTRIMj%,_  
- 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。 rIWQD%Afm  
- 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） :^992]EBEj  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 R"qxT.P(  
/gq VXDY+`  
J0x)NnWJ  
3g5 n>8-  
示例＃1：光栅物体的成像 O3["5  
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1. 摘要 [I5}q
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F>[T)t{m=  
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K0]42K  
2. 光栅配置与对准 me&'BQ  
   C{U"Nsu+1  
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 MON]rj7  
     0hM!#BU5K  
3. 光栅级次通道的选择 C0%yGLh&  

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m>ApN@n  
   Iju9#b6  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 swLrp 74  
yw+LT,AQ.  
1. 光栅配置和对准 TnQ"c)ta  
T43Jgk,  
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2. 基底处理 ^n&_JQIXb  
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~"nF$DB  
3. 谐振波导光栅的角响应 K:(E"d;  
TNkvdE-S  
)4e?-?bK!  
<S68UN(Ke  
4. 谐振波导光栅的角响应 jWqjGX`  
kqQT^6S  
6,a:s:$>}R  
    aK33bn'j  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 z^^)n  
Z]qbLxJV  
1. 用于超短脉冲的光栅 G[$g-NU+  
:kQydCuK  
f O,5 u;  
N`et]'_A}  
M)1Y7?r]  
!\5w<*p8  
^Fpc8D,  
2. 设计和建模流程 Wmc@: (n  
cK.z&y0]  
#%7)a;'  
+^|_vq^XR  
3. 在不同的系统中光栅的交换 b|oT!s  
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