[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。 #iot.alNA  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ?*~Pgh >uL  
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 单光栅分析 n./onv  
−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。 9x~qcH%  
−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。 W~1MeAI  
W*xz 0  
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 系统内的光栅建模 y!9facg  
-k19BDJ,W  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 IJ%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。 dD2N!umW  
Us]Uy|j  
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     &&w7-  
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。 z.9 #AN=&[  
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3. 系统中的光栅对准 ?`hk0qX3  
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 安装光栅堆栈 "Iy @PR?>  
−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）。 $h Isab_  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 }@pe`AF^  
 堆栈方向 GB+U>nf  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 XB &-k<C  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 z/7H/~d  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 iaR^]|7_  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。  _"ysJ&  
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x@I@7Pvo3  
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 横向位置 >9f-zv(n  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 'iN8JO>  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 wovWEtVBU  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 a#=GLB_P(  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 w+cI0lj  
 通过组件定位选项。 V(3udB@K  
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p&F=<<C  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 47"ERfP  
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g eaeOERc  
 单光栅分析 '}c0:,5  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 bQk5R._got  
 系统内的光栅建模 AZ5c^c)  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 E'LkoyI  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 #jV6w=I  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 m=2TzLVv  
kImGSIJ  
ushQWP)  
R|{6JsjG10  
5. 光栅级次通道选择 3Gt'<E|"  
]?U:8%  
H BmjB=  
 方向 /Mf45U<  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 =5_8f  
 衍射级次选择 WKpHb:H  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 9VIsLk54^  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 K:P gkc  
 备注 VLtb16|  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 Tk/K7h^  
Arz> P@EQ  
(~{7e/)r  
E/_=0t  
6. 光栅的角度响应 SsafRK$  
p`{9kH1me  
Zx5vIm  
 衍射特性的相关性 R\yw9!ESd  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 xYRL4  
- 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。 G\TyXq_4  
- 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） sl%B-;@I  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 dW!T.S
 
:4Sj2  
-BACdX  
1kl4X3q6  
示例＃1：光栅物体的成像 g<KBsz!{  
L4SFu.J'  
1. 摘要 [m!\ZK  
1h]Dc(Oc#=  
M&@9B)|=  
t ba%L  
XXmtpM8  
nb22bXt  
I2|iqbX40Q  
2. 光栅配置与对准 H@__%KBw  
   4jis\W}%L3  
y"!+Fus9  
suPQlU>2sj  
tTF/$`Q#*  
yBauK-7*c  
     SLz^Wg
._  
3. 光栅级次通道的选择 >F,~QHcz  
|??uVA)\X  
|/ZpZ7  
   5H==m~  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 Tp[ub(/;7  
QS_"fsyN:  
1. 光栅配置和对准 ^N`ar9Db  
ZxbWgM5rm  
O,9KhX+  
/$WEO[o  
6!Ji-'\"  
'!{zO" 1*  
2. 基底处理 ?
KI_>{  
"+&|$*  
N}VKH5U|  
D19uI&U4  
3. 谐振波导光栅的角响应 j3IxcG}f  
o*I=6`j  
./[%%"  
#<4h Y7/  
4. 谐振波导光栅的角响应 h3>/..l  
l5D8DvJCj  
t%q@W,2J  
   n/S1Hae`  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 gAgzM?A1(  
J'b*^K  
1. 用于超短脉冲的光栅 WJ=eV8Uk  
{Z1j>h$  
m}Kn!21  
Y%|f<C)lx2  
2m[z4V@`  
a0CmCv2#  
gI'4g ZH  
2. 设计和建模流程 e6QUe.S  
MY4cMMjp~  
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V ;1$FNR   
3. 在不同的系统中光栅的交换 l`~*"4|/  
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