[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。 $2Bll5!]  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 H5CL0#I  
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 单光栅分析 YjPj#57+  
−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。 $j4/ohwTDY  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 ~Ds3-#mMy  
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 系统内的光栅建模 ]v+yeGIKS  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 QQ %W3D@  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 .B!  Z0  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 g?@fHFct  
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3. 系统中的光栅对准 L3s"L.G  
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 安装光栅堆栈 J2$,'(!(  
−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 H6lZ<R{=  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈  LYyud  
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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）。 zT>BC}~.b  
- 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 mgb+HNH%q\  
- 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。 c/l^;6O/!\  
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 横向位置 8/lgM'Eux  
−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。 b&9~F6aM  
−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。 3KtJT&RuL  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 -Q|]C{r  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 s? 2ikJq  
 通过组件定位选项。 .X:,]of  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 +fQJ#?N2n  
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 单光栅分析 eYevj[c;  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 %8xKBL]J  
 系统内的光栅建模 KxWm63"  
- 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。 1Vs>G  
- 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。 v4XEp   
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 }hcY5E-n  
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5. 光栅级次通道选择 Lb{.}  
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 方向 oc#hAjB.  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 5=8t<v1Bn  
 衍射级次选择 8isQL  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 R*2F)e\|  
- 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。 ex66GJQe1  
 备注 lbC,*U^  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 !'B='].  
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6. 光栅的角度响应 uQ7lC~  
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 衍射特性的相关性  GInw7  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 1MmEP  
- 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)C`8m  
- 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） ls~9qkAyLx  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 3eB)X2~   
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示例＃1：光栅物体的成像 ?C
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1. 摘要 =|2F?  
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2. 光栅配置与对准 cDK)zD  
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3. 光栅级次通道的选择 "h|kf% W  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 *adznd  
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1. 光栅配置和对准 .2s^8gO  
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2. 基底处理  nF<xJs  
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F^`+.G\  
3. 谐振波导光栅的角响应 ael] {'h]  
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4. 谐振波导光栅的角响应 cbs ;  
'@Yp@ _  
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   WtaOf
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示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 -GM"gkz  
f=u
+G  
1. 用于超短脉冲的光栅 O.-n&U9  
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)Y9\>Xj7  
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GN:|b2 "  
M_>kefr  
2. 设计和建模流程 /oLY\>pD  
f-ceDn  
K=nDC.  
>tx[UF@P@  
3. 在不同的系统中光栅的交换 DHv86TvJt  
A*A/30o|R  
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