[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。 )OQhtxK  
!`=ms1%U  
+13h*  
Y$xO&\&)  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 .{sKE
VK  
J$6h%Eyo  
 单光栅分析 w}+#w8hu  
−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。 X8~dFjhX  
−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。 >dKK [E/[d  
j1_ E^  
7pMl:\  
 系统内的光栅建模 u.;zz'|  
n][/c_]q  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 !Ic;;<
 
−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。 x
g=}MoX  
].F
7. zi  
J-*&&  
     vSty.:bY\p  
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。 }s)MDq9  
b`"E(S/  
3. 系统中的光栅对准 Q#C;4)e  
<;O=h; ~|  
L9tjHC]
 
 安装光栅堆栈 [Du@go1C  
−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）。 5/x"!Jk
 
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 K&FGTS,  
 堆栈方向 GMmz`O XN  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 EvZ;i^.8LS  
kN3T/96  
\b{Aj,6,  
V3;4,^=6Dd  
`$og]Dn;  
 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）。 $=dp)  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 a*LT<N  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 (<sZ8n=AD  
A ?"(5da.  
D'V0
b"  
9pPb]v,6  
0kN;SSX!  
 横向位置 .C^1.)  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 &gJKJ=7  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 ,#3}TDC  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 %bI(  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 '\%c"?  
 通过组件定位选项。 `5 py6,  
Zgp]s+%E  
mv@cGdxu  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ?pgdj|"a  
<hi@$.u_Q^  
( Lj{V}^  
 单光栅分析 +|.}oL^}G  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 5 e:Urv77  
 系统内的光栅建模 ;t47cUm6j  
- 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。 \m-fLX  
- 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。 Gd
0-}4S?  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 &tY3nr  
wu?ahNb.`Y  
{Z[
yY6Nu  
rQiX7  
5. 光栅级次通道选择 Z=%+U _,  
\8\)5#?  
-_=0PW5{  
 方向 v+-f pl&  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 eeIh }t>[  
 衍射级次选择 ||v=in   
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 6cof Zc$  
- 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。 kg[u@LgvoN  
 备注 'Z2:u!E  
- 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}pIx6k~  
~XGO^P"?  
jB }O6u[%  
7t-j2 n`<  
6. 光栅的角度响应 cT{iMgdI?  
QFoZv+|  
G)gf +
)W  
 衍射特性的相关性 'G6TSl  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 70_T;K6  
- 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。 f uojf+i  
- 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） <'A>7M~h?*  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 GypZ!)1
 
2&91C[da0  
3WyK!@{  
7SzY0})<U  
示例＃1：光栅物体的成像 N_<sCRd]9  
/^96|  
1. 摘要 -Hzn7L  
FzmCS@yA  
3ojK2F(1D  
J#Fe"  
y8: 0VZox  
FD(zj^*  
{frEVHw  
2. 光栅配置与对准 I Vy,A7f  
   %sC,;^wla'  
sBuJK'  
vl$! To9R"  
S-Va_t$  
]i*q*]x2u  
     YVVX7hB  
3. 光栅级次通道的选择 R#~}ZUk2  
vZ 4Z+;.  
b qB[vPsI  
   i=_leC)rl  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 A{h hnrr8  
I
yG5Rj2  
1. 光栅配置和对准 yb/< 7  
U[d/`  
A(_AOoA'  
}7hpx!s,  
gT @YG;  
oT 8  
2. 基底处理 80$P35Q"  
1W~-C B>  
IZ')1  
fEs957$  
3. 谐振波导光栅的角响应 f[7'kv5S  
<0P`ct0,i  
,- ]2s_  
bI[!y#_z4  
4. 谐振波导光栅的角响应 !N$4.slr<p  
xy mK|  
<6/XE@"  
   w GZ(bKyO  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 {%D "0*^  
dQM# -t4*  
1. 用于超短脉冲的光栅 4:r^6m%%  
>|0yH9af  
P},S[GaZ  
VK`_Qc#B  
uW>AH@Pij  
-Kg@Sj/U}R  
yD1*^~loJ  
2. 设计和建模流程 t)XV'J  
L:Wy- Z  
1@)]+* F*z  
SJU93n"G/  
3. 在不同的系统中光栅的交换 {J})f>x<xM  
O#O~A|  
IX7d[nm39