[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。 alyWp  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ^I7iEv  
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 单光栅分析 r3'0{Nn+  
−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。 EW]rD  
−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。 O|d"0P  
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 系统内的光栅建模 L\aG.\  
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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。 ,XU<2jv]  
−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。 \Cx2$<8  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 P`^nNX]x+,  
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3. 系统中的光栅对准 dSkMA  
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 安装光栅堆栈 *mby fu0q  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 LtW}R4}3  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 7v't# =  
 堆栈方向 ]jjHIFX  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 =bgWUu\F  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 LGB}:;$AL  
- 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 XlLG/N  
- 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。 SMonJ;Y  
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m~04I~8vk  
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 横向位置 tTOBKA89  
−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。 SP.k]@P  
−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。 jIEntk  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 0
nbY~j$A=  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 L>LIN 1
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 通过组件定位选项。 .exBU1Yk@  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 o%7-<\qS  
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 单光栅分析 `*6|2  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 /%g+|C  
 系统内的光栅建模 4M#i_.`z  
- 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。 zZ6m`]{B9?  
- 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。 7r&lW<:>  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 EHN(K-  
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5. 光栅级次通道选择 aq)g&.dw?  
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 方向 @^T~W^+  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 `;Ho<26  
 衍射级次选择 #9gx4U  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ?5FlbiT  
- 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。 Y?TS,   
 备注 To}eJ$8*5  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ,Kl:4 Tv  
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6. 光栅的角度响应 eZEk$W%  
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 衍射特性的相关性 cI P.5)Ca  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 D'<L6w`  
- 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。 <3!Al,!ej@  
- 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） 6#7hMQ0&;O  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 G<M0KU(  
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示例＃1：光栅物体的成像 +N=HI1^54R  
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1. 摘要 g3].STz6w  
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PJiU2Y33  
E/g"}yR  
`Jk0jj6Z  
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2. 光栅配置与对准 Qn7T{ BW  
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3. 光栅级次通道的选择 AY{KxCrb^  
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V_:`K$  
   UB.1xcI  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 `wXK&R<`  
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1. 光栅配置和对准 is4}s,]$6  
hE|P|0U,n  
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ux<|8S  
^K;k4oK  
2 ^m}5:0  
2. 基底处理 zMR)w77  
zbmC?2$  
C3}:DIn"w  
8cG?p  
3. 谐振波导光栅的角响应 d.FU))lmD  
U?#wWbE1  
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^O18\a  
4. 谐振波导光栅的角响应 iM@$uD$_Q2  
+4s]#{mP  
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   dymq Z<  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Bn7uKa{P  
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1. 用于超短脉冲的光栅 (-gomn  
LqbI/AQ)  
A`n>9|R  
3>KEl^1DB  
z:>cQUYl  
wM+1/[7  
Am<5J,<uy  
2. 设计和建模流程 <0})%V?-  
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Wef%f]u  
L[x`i'0B  
3. 在不同的系统中光栅的交换 <E2 IU~e  
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