[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。 b5dD/-Vj  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 5K1)1E/Fu  
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 单光栅分析 %ufN8w!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。 }#RakV4  
−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。  twHVv  
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 系统内的光栅建模 Fh&G;aE
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!7O+ogL  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 R6<X%*&%  
−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。 Z!a=dnwHz  
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     6m/r+?'  
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。 +/4A  
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3. 系统中的光栅对准 +5g_KS  
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 安装光栅堆栈 q5J5>  
−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）。 Y!aSs3c  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 pGP7nw_g  
 堆栈方向 ;>U2|>5V  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ,\W 8b-Z  
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U|H=Y"pL  
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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）。 TM_
_I\+Q  
- 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 %vn"{3y>rF  
- 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。 6fE7W>la  
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PV.Xz0@R  
 横向位置 '|6]_  
−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。 >mbHy<<  
−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。 v ,i%Q$  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 t4."/.=+  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ih-#5M@  
 通过组件定位选项。 m+`cS=-.  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 p%up)]?0  
OR P\b  
B-RjMxX4>  
 单光栅分析 %Bj\W'V&p  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 k&M;,e3v6  
 系统内的光栅建模 v4a8}G  
- 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。 YH}'s>xZz  
- 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。 ydEoC$?0  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 )NW)R*m~D  
j.[.1G*("  
x;O[c3I  
h6Ub}(Ov  
5. 光栅级次通道选择 c`)\Pb/O  
:I]Mps<  
O#4&8>;=  
 方向 EgEa1l!NSQ  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 a K[&V't~  
 衍射级次选择  \{_q.;}  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 7uqzm  
- 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。 O
0x,lq  
 备注 Qab>|eSm  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ^do9*YejX;  
,C\i^>=  
df8k7D;~e  
j<m(PHSe  
6. 光栅的角度响应 c1(RuP:S  
zEX  
7DogM".}~Q  
 衍射特性的相关性 (Bb5?fw  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ZoW?nxY  
- 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。 a@K%06A;'
 
- 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） E:_ZA  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Bpo4?nCl}  
V;VHv=9`o  
98c(<  
PA{PD.4Du  
示例＃1：光栅物体的成像 [-1^-bb  
l+K'beP  
1. 摘要 D(op)]8  
8.1c?S  
S&5&];Ag  
HQ_Ok`  
GTPHVp&y  
3PWL@>zi  
IVnHf_PzF  
2. 光栅配置与对准 IZ-1c1   
   BQHVQs   
m,_Z6=I:  
\[i1JG  
.[KrlfI  
5X$jl;6  
     PcMD])Z{G  
3. 光栅级次通道的选择 &ee~p&S,>  
np^N8$i:n  
QD&`^(X1p  
   ~8Fk(E_  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 )gUR@V>e2  
 :A_@,Q  
1. 光栅配置和对准 =_*Zn(>t`  
?3`UbN:  
Y=?3 js?O  
Xf]d. :  
x_Y!5yg E  
:uS\3toj  
2. 基底处理 CI0C1/:@  
9!\B6=r y4  
r.&Vw|*>  
BsDn5\q  
3. 谐振波导光栅的角响应 a$OE0zn`  
A2Ed0|By  
'3tCH)s  
M#6W(|V/  
4. 谐振波导光栅的角响应 qOtgve`jX  
*I.f1lz%*  
%3-y[f  
   zT]8KA   
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 s?}e^/"v  
dt]-,Y  
1. 用于超短脉冲的光栅 7t0=[i  
]y'>=a|T  
b94DJzL1z  
$szqy?i0?  
3z?> j]  
Do7Tj  
I;|B.j  
2. 设计和建模流程 }@+0/W?\.  
Qbn"=n2  
x~~|.C,  
7(8;to6(  
3. 在不同的系统中光栅的交换 5c0 ZRV#  
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