[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。 IQz"FH?  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 n*(9:y=l1  
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 单光栅分析 h"C7l#u  
−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。 ~H<oqk:O-  
−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。 =*paa  
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 系统内的光栅建模 R'Gka1v  
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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。 pr~%%fCh  
−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。 >z{*>i,m1  
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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。 'gBGZ?^N!U  
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3. 系统中的光栅对准 c>SFttbU  
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 安装光栅堆栈 E&;[E  
−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）。 [ADSGnw  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 Uz4!O  
 堆栈方向 a:q>7V|%$  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 cj[a^ ZH  
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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）。 tfKf*Um  
- 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 H[WsHq;T+9  
- 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。 <w,NMu"  
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 横向位置 Pv#Oea?  
−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。 L'Yg$9Vz  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 @~=*W5  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 ,H)v+lI  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Ri   
 通过组件定位选项。 xmM!SY>  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 pftnFOLO  
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u# TNW.  
 单光栅分析 AT:L&~O.  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 gR\z#Sg  
 系统内的光栅建模 +!~"ooQZh  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 Tqf:G4!  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 wB(X(nr  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 < NRnE8:  
k#g` n3L  
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y"Ob_  
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5. 光栅级次通道选择 &E?TR A# E  
&FpoMW  
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 方向 /&i6vWMhP  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 mEZHrr J  
 衍射级次选择 w-j^jU><3  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 im&Nkk4n@  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 hNRN`\5Z  
 备注 <G_71J`MLC  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 /'l"Us},^!  
Nd h  
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6. 光栅的角度响应 ?onEqH>  
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 衍射特性的相关性 e~ZxDAd  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 *UZd!a)  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 yno X=#`  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） 'lMDlTU O  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Y6[O s1  
 8+,I(+  
jX;$g>P  
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示例＃1：光栅物体的成像 8Q(A1U  
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1. 摘要 RxA:>yOPn  
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2. 光栅配置与对准 s}<i[hY>  
   { V$}qa{P  
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     r`Bm"xI  
3. 光栅级次通道的选择 Kw =RqF  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 = G>Y9Sc  
+TC##}Zmb  
1. 光栅配置和对准 U.Fs9F4M#  
P#9Pq,I  
:0kKw=p1R  
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2i$_ ,[fi  
>-j(
[%  
2. 基底处理
AHzm9U @  
w:9M6+mM^  
|F +n7  
s{:Thgv,9  
3. 谐振波导光栅的角响应 zHD8\*  
TMD*-wYr  
rrSFmhQUk  
GA"vJFQ  
4. 谐振波导光栅的角响应 @o6!  
Flaqgi/j  
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q LM  
   3$3
%W<&^  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 Xdh@ ^`  
n5Mhp:zc,  
1. 用于超短脉冲的光栅 `o0ISJeKp  
rX22%~1  
XEUS)X)  
5O~;^0iC  
Ckhwd  
Y=@iD\u  
69 J4p=c,  
2. 设计和建模流程 C'PHbo:  
#!>`$  
S`& yVzv  
CdKs+x&tZ  
3. 在不同的系统中光栅的交换 PHMp,z8  
P]7s1kgaS  
m4^VlE,`Dh