[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。 M;w?[yEZ  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 C NsNZJ  
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 单光栅分析 urBc=3Rz  
−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。 vb Y3;+M>  
−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。 8uNULob  
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 系统内的光栅建模 mLh kI!4[  
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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。 .Jx9bIw  
−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。 h!rM^  
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     uhyj5u)  
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。 xu5ia|gYz7  
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3. 系统中的光栅对准 #LlUxHv #  
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 安装光栅堆栈 vhbDb)J  
−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）。 te
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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。 az0<5Bq)  
 堆栈方向 W%<
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−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 >F1kR\!  
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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）。 !oPq?lW9  
- 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 X cr  =  
- 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。 ,.iRnR  
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 横向位置 De7Ts  
−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。 F+R?a+e  
−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。 E)Gw0]G  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 j',W 64  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 1b=lpw1}  
 通过组件定位选项。 W} WI; cI  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 T134ZXqqz  
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 单光栅分析 f}g\D#`]/  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 +uay(3m((  
 系统内的光栅建模 7Q\|=$2  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 db'/`JeK b  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 f#+el y  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 EY*(Bw  
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5. 光栅级次通道选择 UOQEk22  
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 方向 r0p w_j  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 d%l{V6  
 衍射级次选择 %%(R@kh9  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 wFG3KzEq ~  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 vJAZ%aW  
 备注 3u%{dGa  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 P[s8JDqu  
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6. 光栅的角度响应 j ";2o(  
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 衍射特性的相关性 Bl=tYp|a  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 lu Q~YjH  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 ~]ZpA-*@Ut  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） %,+leKs  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 d)~Fmi;  
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示例＃1：光栅物体的成像 'X shmZ0&  
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1. 摘要 &89oO@5  
1S@vGq}  
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ve&zcSeb  
ZvcJK4hi  
uZ;D!2Q a  
2. 光栅配置与对准 aZ\UrV4,  
   fu~+8CE.  
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}NsUnbxT  
     {3&|tk!*  
3. 光栅级次通道的选择 ! !
PYP'e  
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   GguFo+YeZ  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 `"%T=w  
L/"0ws_  
1. 光栅配置和对准 s3W@WH^.  
eI@ q|"U  
id$Ul?z8  
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?&Pg2]g<  
EM\'GW  
2. 基底处理 I*VCpaA  
n-DVT;y  
ZY:[ekm%4Z  
- M,7N}z@;  
3. 谐振波导光栅的角响应 8uA,iYD  
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L0  
[d* ~@P  
Hk|0HL  
4. 谐振波导光栅的角响应 csfgJ^n  
s@fTj$h  
&N;-J2M  
   /Wf^hA  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 UUMtyf  
8Dvazg}4  
1. 用于超短脉冲的光栅 e)?Fi  
e${)w-R/e  
o-o'z'9  
Uo-`>7  
J/3_C6U
Z  
A=kH%0s2p@  
u a\,->  
2. 设计和建模流程 }6 K^`!  
3"{.37Q  
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fK(}Ce  
3. 在不同的系统中光栅的交换 8#Q$zLK42N  
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