[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。 .QW89e,O3  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 KATt9ox@  
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 单光栅分析 ^MuO;<<,.  
−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。 ~i(X{^,3  
−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。 5MT$n4zKu  
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 系统内的光栅建模 9|fg\C  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 4&}LYSZl  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 K%.\@l2Cp  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 
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3. 系统中的光栅对准 A?=g!(wB  
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 安装光栅堆栈 W-2,QVp
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−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 x8w455  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 eVS6#R]'m  
 堆栈方向 h,45-#+  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 NZ7g}+GTG  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 8i;EpAwB  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 HTAJn_  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 f%;8]a9  
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 横向位置 1^jGSB.%A  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 @lRT
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−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 INZsDM 9  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 >+ulLQqe  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Wxx?iW ,  
 通过组件定位选项。 OrNi<TY>  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 .5Sw  
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 单光栅分析 xM"k qRZ  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 -^yb[b,  
 系统内的光栅建模 MEf`&<t  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 )RG@D\t,  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 lV<2+Is  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ~gg(i"V  
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QQ;<L"VW  
bis}zv^%v  
5. 光栅级次通道选择 Er509zZ,[  
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 方向 cAnL,?_v  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 oe$&X&  
 衍射级次选择 1$mxMXNsJ  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 B8_)I.  
- 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。 #Sy
F-QZ[1  
 备注 .LMOm
c=(  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 F<H[-k*t/  
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6. 光栅的角度响应 !'scOWWn  
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 衍射特性的相关性  =ie8{j2:  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 \A "_|Yg  
- 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。 YvA@I|..~  
- 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） CWKN0HB  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 dZ^(e0& :H  
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}#'I,?_k  
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示例＃1：光栅物体的成像 kHMD5Q  
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1. 摘要 vl}fC@%WRI  
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2. 光栅配置与对准 -!_\4
 
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3. 光栅级次通道的选择 MZPX
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u V[:e|v  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 :2v^pg|  
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1. 光栅配置和对准 NCu:E{([  
3$ 'eDa[  
{:@MBA34  
\}:RG^*m  
*HC[LM  
[nYm-\M  
2. 基底处理 n7EG%q6m+  
^k#.;Q#4  
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='rSB.$Ctk  
3. 谐振波导光栅的角响应 --D&a;CO}  
Bme_#  
=P}BAJ  
hwD;1n  
4. 谐振波导光栅的角响应 xY_<D+OV  
UgqfO(  
Q85Y6',  
   #.j[iN :+  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 {.r jp`39  
V eD<1<  
1. 用于超短脉冲的光栅 %@q/OVnM  
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I7U/I  
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Q$`u=-h|  
'B"A*!"b  
178u4$# b  
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2. 设计和建模流程 U??T>  
Hyn*O)q!  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 7^hwRZJ{  
C@P4}X0,=  
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