[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。 t#Z-mv:(  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 _
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 单光栅分析 UM!ENI|  
−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。 #Vl 0.l3  
−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。 NhfJ30~  
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 系统内的光栅建模 {!.(7wV\  
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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。 "JVkVp[5D+  
−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。 u}>#Eb  
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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。 +awW3^1Ed  
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3. 系统中的光栅对准 9:fOYT$8  
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 安装光栅堆栈 wmk *h-  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 3!3xCO  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 3 j!3E  
 堆栈方向 kQ4dwF~  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 stG~AC  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 /d0K7F  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 \qR7mI/*  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 d{rQzia"mV  
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 横向位置 4A@NxihH  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 FjK3 .>'  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 ]Gpxhg  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 'HT7_$?*  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 UUSq$~Ct  
 通过组件定位选项。 %d
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 ^=C{.{n  
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 单光栅分析 |w_7_J2
 
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 |B.0TdF  
 系统内的光栅建模 t/ +=|*  
- 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。 HKF H/eV  
- 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。 F4
It/  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 M>DaQ`b  
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5. 光栅级次通道选择 nNrPHNfqD  
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*j]9vktH  
 方向 I'PeN0T f  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 z."a.>fPaO  
 衍射级次选择 k9)jjR*XxG  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 fYp'&Btb]x  
- 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。 9v?N+Rb  
 备注 m6n?bEl6I  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 xB_!>SqF1U  
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6. 光栅的角度响应 *4_jA](  
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 衍射特性的相关性 n.wF&f'D]  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 O?U'!o=  
- 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。 bS
sh^Z  
- 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） k9$K}  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 cU ?0(z7  
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示例＃1：光栅物体的成像 XpmS{nb  
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1. 摘要 350_CN,  
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2. 光栅配置与对准 qY~`8 x  
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3. 光栅级次通道的选择 _Dym{!t  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 Mr?Xp(.}G  
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1. 光栅配置和对准 ]Tkc-ez  
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nA P.^_K  
Lg~B'd8m  
f8M$45A'  
+<xQM h8  
2. 基底处理 vFE;D@bz:  
1QmH{jM  
U>V&-kxtV  
XK|R8rhg8`  
3. 谐振波导光栅的角响应 A-,up{g  
0$7s^?G0  
9Xl`pEhC  
%^I88,$&L  
4. 谐振波导光栅的角响应 JNkwEZhHyg  
[%9noB  
w=^`w:5X  
   w"SoeU  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ogL EtqT  
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1. 用于超短脉冲的光栅 DA2}{  
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@GRq&V  
S+'rG+NJ  
+n<k)E@>J  
Ga#:P F0  
qZ}P*+`Q  
2. 设计和建模流程 Gm9hYhC8  
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K'X2dG*  
3. 在不同的系统中光栅的交换 $/=nU*pd  
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