[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。
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 }-XZ1qr  
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 单光栅分析 `T7TWv"M  
−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。 W_Hoa*~  
−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。 1x\k:2U  
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 系统内的光栅建模 Lz-|M?(  
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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。 ;8eGf'  
−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。 zOFHdd ,"g  
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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。 a;-%C{S9r  
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3. 系统中的光栅对准 "zQ<)Q]U  
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 安装光栅堆栈 vx' ];  
−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）。 6Uq;]@k%  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 JEWc{)4QD  
 堆栈方向 R2C~.d_TDu  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 >#l:
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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）。 ^Ekx
Z4*g  
- 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 N81M9#,["~  
- 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。 y0&vsoT  
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 横向位置 -KfK~P3PF  
−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。 c?}G;$  
−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。 XOI"BLd
 
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 h*!oHS~/l  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ^?sP[;8S!  
 通过组件定位选项。 $0un`&W  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理
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 单光栅分析 'kY/=*=Q  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 yE,qLiH  
 系统内的光栅建模 w3sU&  |N  
- 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。 c?. i;4yh  
- 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。 q
165S  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 \)o.Y zAo@  
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5. 光栅级次通道选择 3#dz6+  
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 方向 |#<z\u }  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 i '*!c  
 衍射级次选择 (s&]V49  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 2@ 9?~?r  
- 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。 Z}>F
V~4  
 备注 dW!El^w}  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 4Otq3s34FT  
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6. 光栅的角度响应 p}
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 衍射特性的相关性 39 zfbxX  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 6B7*|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。 I%Yq86  
- 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） !u8IZpf  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 9*K-d'm  
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示例＃1：光栅物体的成像 ;|?_C8  
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1. 摘要 +>*=~R
 
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2. 光栅配置与对准 ]u$tKC  
   `5wiXsNjLY  
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3. 光栅级次通道的选择 }s@IQay+  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 s[h;9 I1w  
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1. 光栅配置和对准 Kg>B$fBx)  
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p=> +3  
fS|e{!iI"  
2. 基底处理 5WRqeSGh  
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3. 谐振波导光栅的角响应 rKslgZhQ  
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CVkJMH_  
4. 谐振波导光栅的角响应 4xalm  
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MoEh25U.  
   8$47Y2r@  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 L[*cbjt[  
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n;  
1. 用于超短脉冲的光栅 8?kB+}@6X  
W|rAn2H  
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y&8`NS#_p?  
V/"RCqY4  
noa+h<vGb  
V?x&\<;,  
2. 设计和建模流程 <[}zw!z  
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F^!O\8PFd  
3. 在不同的系统中光栅的交换 AT3H
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