[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。 Q+%m+ /Zq  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 mGyIr kE  
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 单光栅分析 scPq\Qd?O  
−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。 7+Jma!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。 PB3!;  
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 系统内的光栅建模 c402pj  
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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。 2"{]A;@  
−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。 DGuUI}|)  
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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。 &fNE9peQFa  
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3. 系统中的光栅对准 F+m4  
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 安装光栅堆栈 IM&7h! l"|  
−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）。 $E@.G1T [  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 H/la'f#o%  
 堆栈方向 a!J ow?(  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Kd[`mkmS  
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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）。 )+{omQ7v  
- 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 UeiJhH,u   
- 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。 $=g.-F%*=  
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 横向位置 s1b\I6&:J  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 xp;8p94   
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 :x5o3xE  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 c68$pgG  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 DBrzw+;e3  
 通过组件定位选项。 snzH}$Ls  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 =d4',[O  
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 单光栅分析 !rmo*-=^=  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 )^@V*$D  
 系统内的光栅建模 f7AJSHe  
- 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。 `0vy+T5  
- 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。 O NzdCgY  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 yT9RNo/w  
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M]zNW{Xt  
5. 光栅级次通道选择 3K]0sr  
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 方向 M@ZpgAfq  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 #Lt+6sa]2@  
 衍射级次选择 sEi.f(WA  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ?U[nYp}"v  
- 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。 ~=]@],{  
 备注 k yA(m;r  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 _[Wrd?Z  
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i]WlMC6  
6. 光栅的角度响应 Jy NY *  
&y wY?ox  
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 衍射特性的相关性 mP+yjRw  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 90k|u'ikOp  
- 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|0uO}.  
- 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） #EK8Qe_  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 4T\/wyq0  
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| (9FV^_  
AsF`A"Cdw<  
示例＃1：光栅物体的成像 &8L\FAY0%9  
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1. 摘要 nezbmpL4  
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7}85o J  
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2. 光栅配置与对准 \>azY g  
   tO;W?g  
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     Qj[O$L0 $  
3. 光栅级次通道的选择 5W-M8dc6  
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bd;f@)X  
   /hR]aw  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 <cjTn:w  
[p<[83' ]  
1. 光栅配置和对准 2 -8:qmP(  
qE=OQs9  
j"8N)la  
>:|q J$J.  
be@uHikp;v  
E.9k%%X]  
2. 基底处理 =LA@E&,j  
zt}p-U2I  
(LPD  
oPZ4}>uV  
3. 谐振波导光栅的角响应 ZM!~M>B9R  
F'*4:WD7  
^2@~AD`&h  
FQl|<l6  
4. 谐振波导光栅的角响应 "V2$g  
x*)O<K  
8 \Oiv$r  
   )5x?Qn(B
 
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 E
+ 20->  
DJUtuex  
1. 用于超短脉冲的光栅 *?Y6qalSy  
2wvDC@  
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WQ`T'k#ESW  
\ }f*  
^123.Ru|t  
L\DaZ(Y  
2. 设计和建模流程 1A`";E&  
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M+:wa@Kl  
3. 在不同的系统中光栅的交换 g.s oNqt=  
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