[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。 c~iAjq+c  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 j_HwR9^fd,  
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 单光栅分析 R3gg{hQ  
−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。 h;2n2.Q  
−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。 KcNh3CR  
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 系统内的光栅建模  w#\*{EN  
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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。 T_*R^Ukb5  
−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。 \*k}RKDwT  
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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。 mu}T,+9\  
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3. 系统中的光栅对准 >@9>bI+Q  
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 安装光栅堆栈 1lLL9l{UVw  
−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）。 9py*gN#  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ~]&,v|g&  
 堆栈方向 *%wfR7G[B  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 9>na3ISh  
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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）。 7Ta",S@m  
- 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 szx7CP`<8  
- 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。 vPA {)l\K  
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 横向位置 43 h0i-%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。 _H+|Ic  
−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。 (d2|r)O  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 >u:t2DxE  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 5s'oVO*hW  
 通过组件定位选项。 HX77XTy  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 8~>5k  
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 单光栅分析 r-
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- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 :"4Pr/}rT  
 系统内的光栅建模 W%xg;uzp  
- 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。 6eNo}Tos9  
- 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。 ,@1.&!F4it  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ~
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5. 光栅级次通道选择 23AMrDF=N  
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 方向 D/ SM/  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 IP]"D"  
 衍射级次选择 !6UtwCVR  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 1b,,uI_  
- 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。 nCz_gYcIx  
 备注 t'@qb~sf  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 JQhw>H9&  
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6. 光栅的角度响应 >(} I7  
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 衍射特性的相关性 o6PDCaT7  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 cnUYhxE+s  
- 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:`V9M}v  
- 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） fg
mIx  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 gdu8O!9)  
[=63xPxs.  
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示例＃1：光栅物体的成像 >0W:snNK  
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1. 摘要 {PXN$p:'  
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2. 光栅配置与对准 p@H3NX  
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3. 光栅级次通道的选择 z"b}V01F#  
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   6/m|Sg.m  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 L8&$o2+07r  
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1. 光栅配置和对准
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IA\CBwiLj  
2. 基底处理 JMMT886  
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3. 谐振波导光栅的角响应 U#I8Rd I,  
nN=o/zd  
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Op&i6V}<s  
4. 谐振波导光栅的角响应 t:DZow  
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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 i`]-rM%J#  
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1. 用于超短脉冲的光栅 q~[@(+zP5  
Xknp*(9  
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4z^ ?3@:K  
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K3uNR w  
P}] xz Vy  
2. 设计和建模流程 1:7 uS.  
3ErW3Ac Ou  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 AY{-Hf&  
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