[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。 zR_ "  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 w[YiH $  
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 单光栅分析 84j6.\,  
−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。 3q:U0&F  
−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。 `$*I%oT;  
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 系统内的光栅建模 "4NcszEN  
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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。 ~_6~Fi  
−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。 L1ro\H  
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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。 *eL&fC  
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3. 系统中的光栅对准 !k@(}CN_*  
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 安装光栅堆栈 ]dIcW9a  
−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）。 *lyy|3z  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 /|Z_Dy  
 堆栈方向 2>TOCBB"  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 H c,e&R  
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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）。 qQjd@J}^  
- 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 B0E`C  
- 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。 $-Iui0h  
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 横向位置 4N6JKS  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 wtM1gYl^  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 >|zMN$:  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 (;VlK#rnC  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 sbv2*fno5  
 通过组件定位选项。 | KtI:n4d  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 W{Uz#o  
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 单光栅分析 ;n,xu0/  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 w1Txz4JqB  
 系统内的光栅建模 2$r8^}Nj?  
- 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。 ci 4K Nv;  
- 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。 QjOO^6Fh  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 )DB\du   
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5. 光栅级次通道选择 MB7`'W
  
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 方向 w)N~u%  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 gFpub_  
 衍射级次选择 .Ht;xq  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 hsB3zqotF  
- 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。 <*Nd%C
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 备注 =
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- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 3iM7c.f*/  
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6. 光栅的角度响应 ee/3=/H|;  
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 衍射特性的相关性 5G2G<[p5oQ  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。  8 XQo  
- 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。 .0YcB  
- 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） gLm,;'h%u  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 YdDP;, DA  
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示例＃1：光栅物体的成像 vBzUuX  
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1. 摘要 oN2#Jh%dH
 
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2. 光栅配置与对准 0!-'4+"  
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     ;A4qE W  
3. 光栅级次通道的选择 r?itd)WC<X  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 hraR:l D  
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1. 光栅配置和对准 JH| D  
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t>Ye*eR*`U  
Fv7]1EO.  
2. 基底处理 [[HCP8Wk  
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F!3p )?  
~5&B#Sm[G  
3. 谐振波导光栅的角响应 oP`:NCj\9  
Q7<Y5+  
ZJF"Yo  
9Nps<+K  
4. 谐振波导光栅的角响应 ;O1jf4y  
Ypl;jkHP  
8nng^  
   :2H]DDg(  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ~;jgl_5?b  
Auc&dpW  
1. 用于超短脉冲的光栅 !KJA)znx;(  
TFG? EO  
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Rz&`L8Bz  
&a4FGzR#  
sBYDo{01  
i9Beap/t$  
2. 设计和建模流程 e,{k!BXU#'  
Dt<MEpbur  
c0Bqm  
i3mw.`7  
3. 在不同的系统中光栅的交换 a_bZT4  
V,=5}qozQ  
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