[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。 yKi* 8N"e<  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 IG 6yt  
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 单光栅分析 "+p_{J/P  
−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。 Ve<l7U;  
−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。 t=5K#SX}  
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 系统内的光栅建模 4;x{@Ln  
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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。 S-GcH  
−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。 1Jt5|'tl  
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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。 VD,g  
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3. 系统中的光栅对准 $)mK]57  
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 安装光栅堆栈 ng"R[/)In  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 O)n"a\LD  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 IZ/+ROn  
 堆栈方向 xx_]e4  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 o[X'We;  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 ;N#d'E\  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 r3*0`Rup  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 R.-2shOE'  
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 横向位置 YBehyx2eK  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 @m[q0G}  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 e0Zwhz,  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 E
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 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 0Z$=2c?xT  
 通过组件定位选项。 .SzPig  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 78T9"CS  
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 单光栅分析 >$Sc}a3  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 N8S!&*m  
 系统内的光栅建模 <pyLWmO  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 Ws$
<B b  
- 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。 2[-@ .gH  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ++1<A&a  
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F-QZ[1  
5. 光栅级次通道选择 $De14  
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 方向 0se0AcrW  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 =Y!x  
 衍射级次选择 qM}Uk3N0  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 NX.%Rj*  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 xgeDfpF'  
 备注 (OS -v~{r@  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 nz_=]PHO&  
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6. 光栅的角度响应 GY%^!r  
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 衍射特性的相关性 p=13tQS<  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 -QPM$  
- 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。 *S _[8L"  
- 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） q-? k=RX`  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 XL=Y~7b  
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tFj[>_d7  
MX*T.TG8  
示例＃1：光栅物体的成像 $
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`wGP31Y.  
1. 摘要 uO]^vP]fT  
[te9ui%JS  
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t?&@bs5~g  
Gz09#nFZk  
u V[:e|v  
2. 光栅配置与对准 [-X

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8,VX%CS#q  
     A5
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3. 光栅级次通道的选择 3P}^Wu  
fS@V`"O6  
^k#.;Q#4  
   JyiP3whW  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 U<|hIv-&  
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1. 光栅配置和对准 S`w_q=-^8  
OCX>LK!K  
mQ$a^28=qR  
,V`zW<8
  
A vh"(j  
5u:{lcC.X  
2. 基底处理 N'5AU (  
V eD<1<  
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94zlW<  
3. 谐振波导光栅的角响应 ezz;NH  
Q$`u=-h|  
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4. 谐振波导光栅的角响应 U??T>  
|Q|vCWel{  
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   n1E^8[~'  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Qnr7Qnb
 
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1. 用于超短脉冲的光栅 s{Wj&.)M  
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cUDo}Yu  
3;E,B7,mQ  
RZL:k;}5  
2. 设计和建模流程 MJ%gF=$X  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 <\6<-x(H5  
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