[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。 XRNL;X%}7  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 |]B]0J#_  
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 单光栅分析 w'qV~rN~tc  
−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。 l_kH^ET  
−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。 f,?7,?x  
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 系统内的光栅建模 %EVg.k$  
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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。 82w<q(  
−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。 g6*}&.&  
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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。 , D&FCs%v  
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3. 系统中的光栅对准 &!_Ko`b8K  
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 安装光栅堆栈 \(A>~D8Fo  
−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）。 u(lq9; ;Th  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 Yhx~
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 堆栈方向 x,1&ml5  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 6: M  
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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）。 55[K[K  
- 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 v/m6(z  
- 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。 QR,i b  
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 横向位置 D #A9  
−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。 *X)OdU  
−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。 N .SszZh  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 CBF>157B  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 3Zbvf^  
 通过组件定位选项。 $B(B  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 JY_' d,O  
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 单光栅分析 8T2$0  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 KpK'?WhX7^  
 系统内的光栅建模 WIbU^WJ0  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 4+uAd"  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 sDwSEg>#B  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 1 8&^k|  
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5. 光栅级次通道选择 ?HBc7$nW  
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 方向 N8!B2uPQ  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Oc"2|X  
 衍射级次选择 gfp#G,/B  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 cy? EX~s4  
- 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。 f:=?"MX7  
 备注 ]6(NeS+  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 Dui<$jl0b  
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6. 光栅的角度响应 k3e $0`Q  
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 衍射特性的相关性 |D<~a(0  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ]pFYAe ?  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 \BS^="AcpP  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） L>xN7N3&m  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 jaDZPX-yS  
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示例＃1：光栅物体的成像 -\r*D#aHBN  
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1. 摘要 J%%nv5y  
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2. 光栅配置与对准 ;Qw>&2
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3. 光栅级次通道的选择 _,~/KJp  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 #lF8"@)a-$  
l'mgjv~  
1. 光栅配置和对准 R ]HHbD&;  
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2. 基底处理 wzF/`z&0?6  
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TLw.rEN!;  
3. 谐振波导光栅的角响应 P>Pw;[b>O  
DzH1q r  
O57 eq.aT  
S9U`-\L0  
4. 谐振波导光栅的角响应 j<e`8ex?  
11O^)_|c  
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   r+d%*Dx  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 <4D.P2ct  
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1. 用于超短脉冲的光栅 6|~N5E~SX  
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2. 设计和建模流程 :$L^l{gT  
MB%yC]w8  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 #2^eGhwnI  
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