[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。 k$Ug;`v#  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 h54\ \Ci  
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 单光栅分析 |uM=pm;H  
−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。 =[TXH^.0  
−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。 $9G".T  
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 系统内的光栅建模 --vJR/
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 w[^lxq  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 GN+,9  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 83)m#  
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3. 系统中的光栅对准 b: I0Zv6  
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 安装光栅堆栈 !Okl3 !f
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−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 _( QW2m?K  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 &5%~Qw..  
 堆栈方向 1CUI6@Cz)  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 &~=d;llkT  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 6x16?x  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 dZCjg0cx  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 bhW&,"$Z  
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 横向位置 )s ?Hkn  
−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。 a0`(*#P  
−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。 xr^fP~V|)0  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 "Q[?W(SA  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 LiEDTXRz  
 通过组件定位选项。 7K24sHw;%  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 'lgS;ItpKu  
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 单光栅分析 2:1 kSR^Ky  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 6 _#Cv
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 系统内的光栅建模 <07~EP  
- 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。  &/)To  
- 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。 Ge*N%=MX8  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 wf~n>e^e  
a.XMeB  
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5. 光栅级次通道选择 @:P:`Zk  
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 方向 *zv*T"&ZP  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 + $Lc'G+:  
 衍射级次选择 is{H
>#+"  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 bG]?AiWr  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 `Oe}OSxnT  
 备注 I:] Pd  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 jjg[v""3|  
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6. 光栅的角度响应 -D wO*f  
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 衍射特性的相关性 +VO(6Jn  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 (5)DQ1LaF  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 *,e`.  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） y+M9{[ i/O  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 -K0!wrKC  
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示例＃1：光栅物体的成像 _[y<u})  
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1. 摘要 *YP;HL  
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Jy-V\.N>s  
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2. 光栅配置与对准 17!<8vIV$C  
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3. 光栅级次通道的选择 jJe?pT]o  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 \s,~|0_V  
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1. 光栅配置和对准 RFLw)IWkL_  
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6Vu)  
A0H6}53, $  
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2. 基底处理 uQz!of%x  
6~a4-5;>z  
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>4nQ&b.u  
3. 谐振波导光栅的角响应 Eb9n6Fg  
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|L(h+/>aWX  
sQLjb8!7  
4. 谐振波导光栅的角响应 sQMfU{S /  
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6-f-/$B  
   +RyV"&v  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 1n~^@f#`  
sv+6#  
1. 用于超短脉冲的光栅 g\G}b  
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Lm'+z97  
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P5&8^YV`N  
2. 设计和建模流程 PyM59v  
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n {..Q,z  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 ?$ M:4mX  
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