[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。 N**"u"CX  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ,U=7#Cf!  
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 单光栅分析 _Kg"l5?B  
−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。 1i}p?sU  
−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。 N >k,"=N/  
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 系统内的光栅建模 -5Aqf\  
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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。 O4T_p=Xc  
−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。 Am=O-; b'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。 5](,N^u{):  
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3. 系统中的光栅对准 k@Bn}r
 
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 安装光栅堆栈 tx]!|x" F  
−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）。 ZqfoO!Ta  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 PY[!H<tt  
 堆栈方向 cWp5pGIzfp  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 6&L8{P  
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X_#,5t=7  
 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）。 )P9&I.a8  
- 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 
J>^KQ  
- 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。 J" U!j  
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V?4G~~F  
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 横向位置 =:Lc-y>  
−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。 \g:Bg%43h  
−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。 AUPTtc`#Y  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 E\XD~
 
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 o&kgRv[  
 通过组件定位选项。 yYvv!w+@Q  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 v Yw$m#@  
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 单光栅分析 W(jP??up  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 CChCxB  
 系统内的光栅建模 *Zz hN]1  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 ){"-J&@?  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 ~4u[\&Sh  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 @H|3e@5([  
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jmva0K},SE  
9+co`t.  
5. 光栅级次通道选择 R2dCp|6A  
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CYN")J8V  
 方向
Uf<IXx&;  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 kUQdi%3yY;  
 衍射级次选择 lvIdYf$?  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ]VHO'z\m  
- 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。 IW- BY =C  
 备注 6"_ytqw7  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 W3Dtt-)E  
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$D~vuA7  
6. 光栅的角度响应 mE3M$2}  
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c~{)vL0K  
 衍射特性的相关性 E~eSHJ(oR7  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 aDVBi: _  
- 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。
t^(wbC  
- 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） ql%]t~HR0  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 KcF#c_f   
w$z]Z-  
VVm8bl.q  
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示例＃1：光栅物体的成像 E~'Q
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1. 摘要 Evb %<`gd  
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Yb Dz{m  
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2. 光栅配置与对准 ,[|4{qli\  
   .lIkJQ3d  
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zIh`Vw,t0  
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o%$'-N  
     rT{+ h}vO  
3. 光栅级次通道的选择 Tq`rc"&7u  
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   eBxOa  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 w} 1~  
N!W2O>VS  
1. 光栅配置和对准 'n0u6hCSb  
D}6~2j  
@>SirYh  
)%=oJ!)  
ecG,[1];  
~x 0x.-^A  
2. 基底处理 mQy!*0y  
zTQTmO  
@"gWvs  
B|(MxR6m  
3. 谐振波导光栅的角响应 \oc*  
y{]iwO;  
"0#d F:qt  
0N(o)WRv  
4. 谐振波导光栅的角响应 95^A !  
N)N\iad^  
KG8Km  
   'o.A8su,  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 MH=;[| N  
*='J>z.]  
1. 用于超短脉冲的光栅 _"R /k`8  
U5x&?n<  
gS$?#!f  
?7"6dp_K  
K,Z_lP_~Vw  
Y6r<+#V  
YdNmnB%J  
2. 设计和建模流程 )T26cT$  
CBvvvgIo  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 "[t (u/e  
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