[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。 I>[RqG  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 bVL9vNK  
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 单光栅分析 %QKRFPYhS  
−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。 _&j}<K$-(  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 &b?LP]   
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 系统内的光栅建模 <X7FMNr[  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 #L{OV)a<  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 @*Wh  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 9f
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3. 系统中的光栅对准 DVK)2La  
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 安装光栅堆栈 Bnb#{tL  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 BvR-K\rx  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 '{J&M|<A  
 堆栈方向 {iv<w8CU)  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 %c [F;ug  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 n[]tXrhU  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 FRS>KO=3  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 \uXcLhXN  
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 横向位置 `X`2:@gQ  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 baP^<w^  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 ,Vh{gm1  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 )*Q-.Je/U  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 "7v@Rye  
 通过组件定位选项。 m^#rB`0;L  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ^.hoLwp.  
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 单光栅分析 .'rW.'Ft  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 x)JOClLr  
 系统内的光栅建模 ,uPJ_oZs  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 '/$d0`3B>  
- 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。 '2laTl]`  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 i@B[ eta  
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5. 光栅级次通道选择 >^Yq|
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 方向 ?qX)ihe%k  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 vi|R(&  
 衍射级次选择 r)1'eP
I"  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 %uoQ9lD'  
- 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。 0k'e:AjP  
 备注 d5>H3D{49  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 v\,N5  
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OGB  
"n: %E  
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6. 光栅的角度响应 \/SQ,*O  
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 衍射特性的相关性
XgxX.`H7  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 i:cXwQG}B  
- 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<L.c  
- 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） $F/EJ
>
 
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 +4,2<\fX  
0UH*\<R  
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uu/+.9  
示例＃1：光栅物体的成像 A#W?2k9  
Khe!g1=&X  
1. 摘要 rx5B=M  
v"MX>^/<  
D!oc>K$B  
&%2*Wu;  
; h`0ir4[A  
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2. 光栅配置与对准 SR8qt z/V  
   F*Z=<]<+  
"iM~Hy  
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S#b-awk  
     rFZrYm  
3. 光栅级次通道的选择 Pa^A$fy\  
4#(ZNP  
{Rear2  
   )g|xpb
 
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 #$1og=  
97,rE$bC  
1. 光栅配置和对准 Xwa_3Xm*Le  
#"ftI7=42  
]=EM@  
e8EfQ1 Ar  
$fpq 3  
]O TH"*j  
2. 基底处理 BT_tOEL#  
jDRe)bo4  
BYM3jXWi0v  
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3. 谐振波导光栅的角响应 cDrebU  
XYH|;P6K  
zD)pF1,7:8  
,WQ^tI=O  
4. 谐振波导光栅的角响应 /EMJSr  
W><dYy=z5
 
`T2<<<  
    Q2p)7G  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 D%7
kBfCb  
}K(o9$V ^!  
1. 用于超短脉冲的光栅 i1oKrRv  
(9gOtJ  
)B!d,HKt;  
W"Jn(:&  
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93y\  
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2. 设计和建模流程 *8ExRQZ$  
*fO{ a  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 p
\bFdxv#  
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