[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。 &)F*@C-  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 rX7QbAB  
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 单光栅分析 Z
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−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。 2L_6x<u'  
−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。 AwUi+|7r])  
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 系统内的光栅建模 rx"s!y{!-  
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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。 w9RS)l2FQ  
−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。 E`H$YS3o  
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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。 }ov&.,vQ  
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3. 系统中的光栅对准 wu9=N ^x  
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 安装光栅堆栈 lOwS&4UT  
−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）。 S\6[EQ65  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 {+<P:jbz;  
 堆栈方向 nfW&1a  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 7r+g8+4  
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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）。

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- 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 9vNkZ-1  
- 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。 Rv,JU6>i  
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 横向位置 ZlYPoOq  
−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。 r,goRK.  
−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。 7+TiyY]K  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 [OTJVpC  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ,B&fFis  
 通过组件定位选项。 . #Z+Z  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 CxhY$%C (L  
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 单光栅分析 q{2I_[p  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 %u^JpC{E  
 系统内的光栅建模 0,s$T2  
- 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。 '/Bidb?  
- 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。 m]_FQWfet  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 \?j E#^  
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5. 光栅级次通道选择 MF60-VE  
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 方向 6ZgU"!|r  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 {u!)y?}I-  
 衍射级次选择 1Kvx1p   
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 8;y&Pb~)  
- 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。 &|%6|
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 备注 RO0>I8c1c  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 mDGn:oRj  
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6. 光栅的角度响应 h=
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 衍射特性的相关性 T&T/C@z'R  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 lT\a2.E  
- 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。 /sR%]q |L  
- 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） ~.PO[hC  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 n\I#CH0V  
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示例＃1：光栅物体的成像 '^%~JyU  
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1. 摘要 a"/#+=[  
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&)i|$J 2.  
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2. 光栅配置与对准 w(L>#?  
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3. 光栅级次通道的选择 wn Y$fT9  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 &"_u}I&\  
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1. 光栅配置和对准 z|G9,:9  
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2. 基底处理 ]DFXPV  
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3. 谐振波导光栅的角响应 DfJ2PX}q  
3qHQX?a  
eRbGZYrJ  
0Q1FL MLV  
4. 谐振波导光栅的角响应 _2fkb=2@  
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|VOg\[f  
   l=`L7| ^/d  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 w)E@*h<Z  
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1. 用于超短脉冲的光栅 |( (zTf  
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O<9~Kgd8h  
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{-9jm%N  
nU+tM~C%a  
J )BI:]m  
2. 设计和建模流程 -7WW[ w  
Nd:R" p*8  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 (VvKGh  
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