[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。 ^q&|7Ou-  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 [uHC AP  
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 单光栅分析 :&'jh/vRN  
−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。 UQ7]hX9  
−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。 "Y^9g/  
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 系统内的光栅建模 5kQ@]n:<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。 mD&I6F[s  
−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。 <-n^h~,4  
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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。 (y&sUc9  
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3. 系统中的光栅对准 rWDD$4y  
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 安装光栅堆栈 ~x<?Pj  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 (U# Oj"  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 8-k`"QI=  
 堆栈方向 JN`$Fq+  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 #ley3rJW]  
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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）。 ` V [4  
- 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 sP2Uj  
- 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。 /d:hW4}<}.  
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 横向位置 QKq4kAaJ!  
−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。 K?!W9lUq  
−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。 GK1nGdT]  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 Q3&DA1b`  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 D
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 通过组件定位选项。 Y`eF9Im,  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 6k>5+-&_  
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 单光栅分析 4 ?PB Fbd  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 %cUC~, g_(  
 系统内的光栅建模 :):vB  
- 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。 EsX(<bx  
- 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。 O< /b]<[
 
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 $MwBt  
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5. 光栅级次通道选择 \zFCph
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 方向 V59!}kel1%  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 $t}W,?   
 衍射级次选择 <8kCmuGlk  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 7#G!es  
- 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。 /}6y\3h  
 备注 O#18a,o@  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 +}?%w|8||s  
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6. 光栅的角度响应 s[h;9 I1w  
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 衍射特性的相关性 XXA'B{@Y)  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 !> +Lre@  
- 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。 5EI"5&`*  
- 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） +2 oZML  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 $V?sD{=W  
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GBRiU&D  
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示例＃1：光栅物体的成像 ~Y*.cGA  
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1. 摘要 @}!?}QU  
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ps,Kj3^T<  
2. 光栅配置与对准 ;'V[8`Z@  
   0Qvr g+  
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     # .(f7~  
3. 光栅级次通道的选择 V?x&\<;,  
Z+);}>-5  
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   mr#.uhd.z  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 {6qxg_{  
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1. 光栅配置和对准 )c9Xp:  
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z~p!7q&g  
2. 基底处理 r<srTHGLo  
}u0&>k|y  
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tlvZy+Blv  
3. 谐振波导光栅的角响应 u6l)s0Q  
P2s\f;Dwr  
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Th\T$T`X$  
4. 谐振波导光栅的角响应 BSd.7W;cS=  
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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 hDUU_.q)D  
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1. 用于超短脉冲的光栅 p}gA8o  
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Rh ]XJM  
2. 设计和建模流程 y>u|3:z  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 awQGu,<N  
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