[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。 ju3@F8AI  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 \y%"tJ~N{  
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 单光栅分析 $y,KDR7^  
−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。 Fx}v.A5  
−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。 j,;f#+O`g  
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U,7  
 系统内的光栅建模 /4O
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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。 Mpyza%zj  
−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。 gK;dfrU.8Y  
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     -?:8sv*X  
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。 AzF*4x  
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3. 系统中的光栅对准 V6](_w!  
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 安装光栅堆栈 p/Q< VV  
−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）。 T^vo9~N
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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。 Ix,b-C~  
 堆栈方向 l3u+fE,;_  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 r>|S4O  
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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）。 K3h];F!^  
- 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 ME]7e^  
- 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。 M,p0wsj;  
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 横向位置 zVtTv-DU  
−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。 A{B$$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。 42hG}Gt  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 PWvTC`?  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ws,?I
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 通过组件定位选项。 !BrZTo  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 35AH|U7b  
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 单光栅分析 muF&t'k  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 *L>usLh  
 系统内的光栅建模 }*%=C!m4R!  
- 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。 C"`\[F`.k  
- 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。 ^t<L  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ;,TT!vea  
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5. 光栅级次通道选择 i@WO>+iB  
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 方向 knHrMD;  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 cdH`#X  
 衍射级次选择 ^mI`P}5Y  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 @q]!C5  
- 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。 uQW[2f  
 备注 #=Xa(<t  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 :mCGY9d4L  
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6. 光栅的角度响应 Yu&\a?]\2  
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 衍射特性的相关性 2y8FP#  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 p((.(fx  
- 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。 HP3%CB  
- 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） "].TKF#yg  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 !{uV-c-
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Y%]g,mG  
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示例＃1：光栅物体的成像 l{ fL
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1. 摘要 ao2o!-?!t  
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2. 光栅配置与对准 {=R vFA  
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3. 光栅级次通道的选择 4HXNu,T'  
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Hpp;dG  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 | 8n,|%e  

J/vcP
 
1. 光栅配置和对准 jz&=8  
63i&e/pv  
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wLQM]$O  

zfml^N  
2. 基底处理 ju"j?2+F  
k}{K7,DM  
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VD=F{|^  
3. 谐振波导光栅的角响应 _j_c&  
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4. 谐振波导光栅的角响应 {+QQ<)l^tJ  
_NbhWv  
ve=1y)  
   lCK:5$ z0  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 A)^A2xZQ  
ou&7v<)x4  
1. 用于超短脉冲的光栅 !un_JZD  
w{ x=e  
hN:2(x  
P$;_YLr  
lGX_5R  
eJ$ {`&J  
=j1Q5@vS  
2. 设计和建模流程 :3*0o3C/  
SRk-3:  
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MXpj_+@  
3. 在不同的系统中光栅的交换 s|8_R;  
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