[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。 hk !=ZE3  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 1(;{w+nM  
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 单光栅分析 H:~bWd'iz  
−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。 fDr$Wcd~  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 YI0l&'7  
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 系统内的光栅建模 =Ji[ ;wy@  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ];5J  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 7"|Qmyb  
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     j+3\I>  
两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 tE0{ae  
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3. 系统中的光栅对准 [w}-)&c  
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 安装光栅堆栈 Kjbk zc1  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 6EC',=)6R  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ln_&Ux+l  
 堆栈方向 W$]qo|2P  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 u'? +JUd1  
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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）。 ]6(%tU  
- 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 <5L99<E  
- 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。 ]$#bNt/p  
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 横向位置 pku\)  
−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。 _#M4zO7  
−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。 sm"Rp~[i  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 ,i6U*  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 %KF I~Qk  
 通过组件定位选项。 Wx}-H/t'2  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 4Kt0}W  
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 单光栅分析 WS6Qp`c)e  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 #Ey_.4S  
 系统内的光栅建模 KHP/Y{mH  
- 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。 Y*b$^C%2  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 LV ]10v6  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 q-^{2.ftcx  
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V.8Vy1$  
xjD$i'V+  
5. 光栅级次通道选择 '=G6$O2  
j0"4X  
^PC;fn,I  
 方向 x [vbi  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 kXdXyq  
 衍射级次选择 o5RvxGN  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 43g1/,klm  
- 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。 I]+OYWp  
 备注 l?b*T#uIk  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ?*UWg[  
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6. 光栅的角度响应 <k3KCt  
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PDH|=meXM  
 衍射特性的相关性 hVyeHbx  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Vug[q=i  
- 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。 C[{E8Tg/  
- 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） ;dfIzi  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 mz x$
(u  

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示例＃1：光栅物体的成像 1}Guhayy  
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1. 摘要 %p7onwKq0  
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2. 光栅配置与对准 YnU*MC}  
   g/FT6+&T.  
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#y"LFoJn  
     pKLNBR|  
3. 光栅级次通道的选择 oV9{{  
@o1#J`rv  
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   Pd;8<UMk  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 /V2yLHm  
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1. 光栅配置和对准 n
'j}u  
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Z;tWV%F5  
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ang~_Ec.  
`PeC,bp  
2. 基底处理 a-nn[j  
BW3Q03SW6  
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5-H"{29  
3. 谐振波导光栅的角响应 h3GUFiZ.  
M+j*5wNy  
] M#LB&Pe  
+Y;hVcE9  
4. 谐振波导光栅的角响应 MO| Dwuaf  
"~zLG"  
m;1/+qs0  
   )_>'D4l?  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 w/PE)xA  
(!efaj  
1. 用于超短脉冲的光栅 RFSwX*!  
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e7-IqQA{3C  
[wJ\.9<Oa  
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eR`Q7]j] -  
^qVBgBPb  
2. 设计和建模流程 ZzQLbCV  
xTH3g^E  
KW ZEi?  
3xdJ<Lrq  
3. 在不同的系统中光栅的交换 W1LR ,:$  
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