[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。 Fk&A2C}$b  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 :<E\&6# oC  
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 单光栅分析 h>jp.%oOu  
−通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 bR|1*<  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 AV["%$:  

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 系统内的光栅建模 |0aGX]Y  
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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。 JWs?az  
−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。 OL$^7FB  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 JB\BP$ap  
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3. 系统中的光栅对准 .(8eWc YK  
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 安装光栅堆栈 U})Z4>[bvt  
−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）。 1'g{tP"d  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 de?lO;8  
 堆栈方向 ]$96#}7N  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 9]TvLh3  
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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）。 QG=&{-I~[3  
- 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 VNLggeX'U  
- 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。 db.E-@W.OI  
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 横向位置 *]_GFixi  
−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。 cxQ8/0^  
−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。 -a$7b;gF  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 w~(x*R}  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 g?caE)  
 通过组件定位选项。 spt='!)4  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 )z#M_[zC>  
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 单光栅分析 Q-GnNT7MB3  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 (e;9,~u)  
 系统内的光栅建模 ]xIfgSq  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 `FM^)(wT  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 Wd_cNR
\  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 zl!`*{T{  
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5. 光栅级次通道选择 cAE.I$T(  
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 方向 J12ZdC'O  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 8\^[@9g3\3  
 衍射级次选择 txwTJS
cg  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 R]Q4+  
- 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。 P2Ja*!K]  
 备注 mTzzF9n"Y  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ZkJYPXdn?  
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[T.BK:  
6. 光栅的角度响应 :oH"  
-R;.Md_  
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 衍射特性的相关性 t'EH_U  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 E5M*Gs  
- 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。 IPl>bD~=p  
- 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） 9J?G
"JV?  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 kE".v|@  
1& k_&o  
S{NfU/: dL  
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示例＃1：光栅物体的成像 j]"Yzt~u  
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1. 摘要 .Wq`qF(;  
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BV&}(9z  
<)]B$~(a  
By@<N [I@  
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2. 光栅配置与对准 zy#E qv  
   G2kr~FG  
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A]{8=  
nFlj`k<]Y  
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     @Ns^?#u~  
3. 光栅级次通道的选择 9`)NFy?  
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A;h0BQ
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   }tU<RvT  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 T"Wq:  
?#\?&uFJ}  
1. 光栅配置和对准 vbQo8GFp}  
d*1@lmV*  
r&\}E+  
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0}Xkj)R,  
B{|P}fN5}  
2. 基底处理 6kjBd3  
F5J=+Q%8[&  
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3. 谐振波导光栅的角响应 SM:{o&S`  
P!m~tu}B  
6[c LbT0  
2u6N';jgZ  
4. 谐振波导光栅的角响应 yaA9*k  
g?i_10Xlp  
-b(:kAwStk  
   5gV8=Ml"V  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 qrNW\ME  
i[^?24~ c  
1. 用于超短脉冲的光栅 DSy,#yA  
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>lyUr*4PX  
Qkk~{OuC  
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)u]<8  
2. 设计和建模流程 \
J-O b  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 VPn#O  
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oRy?Dx+H