[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。 JBj]najN  
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B^=-Z8  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ejKucEgD  
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 单光栅分析 cdH>n)  
−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。 1y&\5kB  
−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。 b1q"!+8y  
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 系统内的光栅建模 AF{\6<m  
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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。 'ycJMYP8  
−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。 b)#hSjWO#  
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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。 },?kk1vIT{  
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3. 系统中的光栅对准 *tFHM &a  
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 安装光栅堆栈 Eh`7X=Z7E  
−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）。 2>9C-VL2  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ~hH REI&  
 堆栈方向 KM0ru  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 j3oV+zZ49  
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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）。 Tb}4wLu  
- 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 >{]%F*p4  
- 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。 ^#-l q)  
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 横向位置 PQt")[
 
−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。 eIF5ZPSZi  
−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。 f)rq%N &  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 ]! &FKy  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 tFn)aa~L  
 通过组件定位选项。 4B;=kL_f  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 Po;W'7"Po`  
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 单光栅分析 3NqB <J  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 /N+dQe  
 系统内的光栅建模 P5V}#;v  
- 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。 o[4}h:> dq  
- 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。 #MkTkm&r  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 #zy:a%  
k'Hs}zeNn  
e]aDP1n3t  
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5. 光栅级次通道选择 `hm-.@f,9  
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s^TZXCyF o  
 方向 dDMJ'  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 3*bU6$|5FP  
 衍射级次选择 >uB?rGcM  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 zk+9'r`-D  
- 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。 -ad{tJV|  
 备注 ;1=1:S8  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 t+ TdLDJR  
I,DS@SK  
uMv,zO5  
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6. 光栅的角度响应 O\tb R=  
T<>,lQs(a  
,THw"bm  
 衍射特性的相关性 `[yKFa I  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 =%O6:YM   
- 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。 MJ)RvNF  
- 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） aO[w/cG
Q  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 DfD&)tsMQ  
!|uWH  
?UR0:f:}oc  
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示例＃1：光栅物体的成像 4"ZP 'I;  
S13nL^=i  
1. 摘要 a-tmq]]E  
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W@IQ^ }E  
?j.,Nw4FC  
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2. 光栅配置与对准 @ q3k%$4  
   4J?0bZ  
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3. 光栅级次通道的选择 fOrH$?  
^\% (,KNo  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 Ax@$+/Z!  
IOH}x4  
1. 光栅配置和对准 (CL%>5V  
5DZ#9m/  
$PPi5f}HD  

>=>2m2z=  
}.(B}/$u  
(t|Zn@uY  
2. 基底处理 "sCRdx]_  
5qm`J,~k  
<lPG=Xt  
*&W"bOMH*  
3. 谐振波导光栅的角响应 ]6`%  
WH}y"W  
"S]TP$O D  
Llo"MO*sr  
4. 谐振波导光栅的角响应 xCTML!H  
BU_nh+dF  
d0ksG$  
   59A}}.@?m  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 cT,sh~
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1. 用于超短脉冲的光栅 ki!0^t:9  
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4VSU8tK|N]  
\b x$i*  
?`ZUR& 20  
tWRC$  
2. 设计和建模流程 oc`H}Wvn  
X"Swi&4  
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oPM96 (  
3. 在不同的系统中光栅的交换 CdQ!GS<'y  
KRzAy)8  
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