[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。 jt323hHth  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 `WC4:8  
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 单光栅分析 %jq R^F:J  
−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。 y,Bj,zw  
−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。 `LIlR8&@aX  
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 系统内的光栅建模 +JD^5J,-NJ  
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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。 <b\.d^=B  
−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*W1
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X,o ]tgg=  
     GO][`zZJ]  
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。 {/?{UbU  
G+C{_o#3  
3. 系统中的光栅对准 4U)%JK.ta  
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 安装光栅堆栈 93w$ck},?G  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 4T&Jlu?:  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 \B/( H)Cd*  
 堆栈方向 EOqV5$+  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ^H<VH  
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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）。 95D(0qv  
- 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 Pff-eT+~m  
- 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。 N;m62N  
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 横向位置 }_Sg
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−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。 X)9|ZF2`  
−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。 KHaYb5(a[  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 Dp@m"_1`+  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 )OGO wStz  
 通过组件定位选项。 a[lx&CHgI  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 jJ_6_8#  
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 单光栅分析 2fUz}w (  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 H{d/%}7[v  
 系统内的光栅建模 .M\0+,%/  
- 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。 a9nXh6  
- 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。 d k|X&)xTJ  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 Ahg6>7+R.  
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5. 光栅级次通道选择 ue}lAW{q  
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 方向 D2#.qoP #  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 )jRaQ~Sm  
 衍射级次选择 _Q\u-VN*hv  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 kca  Y  
- 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。 pQ+4++7ID  
 备注  YwB\kN  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 2 BwpxV8  
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6. 光栅的角度响应 Aa%ks+1  
SRk-3:  
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 衍射特性的相关性 W&a<Q)o*I  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 s|8_R;  
- 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。 &$NVEmW-J  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） a,p7l$kK  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 d4-cZw}+  
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P1QGfp0-J  
示例＃1：光栅物体的成像 ^`!EpO>k9  
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1. 摘要 QGd"Z lQ  
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2. 光栅配置与对准 C{):jH,Rf  
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3. 光栅级次通道的选择 y
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 @7';bfsix  
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1. 光栅配置和对准 *tT}y(M  
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Eyu?T  
2. 基底处理 vrIM!~*W  
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S\jN:o#b  
3. 谐振波导光栅的角响应 b
-
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,*V{
gpC7  
4. 谐振波导光栅的角响应 [0}^w[  
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   3u8HF-  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 o^},L?  
A_@#V)D2  
1. 用于超短脉冲的光栅 p_QL{gn  
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eW+z@\d9Gz  
0BIH.ZV#  
]baO{pJi  
lG;sDR|)(  
2. 设计和建模流程 ]#[R^t  
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C=AX{sn  
3. 在不同的系统中光栅的交换 y_8 8I:O  
I"9S  
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