[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。 =PnNett}a  
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Urksj:N  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 /gn\7&=P  
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 单光栅分析 M
3dUGM  
−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?)bF!J  
−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。 u{dkUG1ia  
qR , 5  
aD~S~L!  
 系统内的光栅建模 ?Qts2kae#  
(X (:h\^  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Svs&?B\}{6  
−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。 PAVlZ}kj  
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HD,6  
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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。 Qb;]4[3  
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3. 系统中的光栅对准 j9cB<atL  
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F'_z$,X6  
 安装光栅堆栈 `G>|g^6%i  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 =Hj3o_g-  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 EAF\7J*  
 堆栈方向 t=[/L]!  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 =sS=  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 Z(J 1A x  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 Exat_ L'
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- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 \`8F.oZ^)  
q"-Vh,8h  
g](&H$g  
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 横向位置 LD,T$"  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 O /h1ew  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 u#->?  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 @Z96902<t  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 foI:`]2"*  
 通过组件定位选项。 2[KHmdgtB  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 _G)x\K]N  
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 单光栅分析 Q|g>ga-a  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 zaE!=-U  
 系统内的光栅建模 **ls 4CE<  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 GV
dJ&d\x  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 Q2!RFtXV  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 <(us(zbk]  
==bT0-M.~  
dBW4%Zh  
*#'&a(hB!  
5. 光栅级次通道选择 CY)[{r  
'RR,b*Ql  
#Vm)wH3  
 方向 ]oC7{OoX  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 S @)P#  
 衍射级次选择 ck8Qs08  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 M/}i7oS]  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 2}ywNVS  
 备注 "VAbUs  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响  <XnxAA  
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6. 光栅的角度响应 N&u(9Fxn  
'EkjySZ]F{  
a#3,qp!  
 衍射特性的相关性 G<t_=j/r  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 "04:1J`  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 "K*^%{  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） 9cMMkOM J  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 W1Om$S1  
Uz7V2r%]  
Km0P)Z  
 c$)!02  
示例＃1：光栅物体的成像 S,C/l1s  
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1. 摘要 0-U%R)Q  
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2. 光栅配置与对准 a3BlydSlf  
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     5U(ry6fI=  
3. 光栅级次通道的选择 T-lHlm  
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Eb\SK"8  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 |B@\Nf7  
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1. 光栅配置和对准 rcj
j( C  
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1=Q3WMT  
EA!I& mBq  
}Ym~[S*x  
@!Q\| <  
2. 基底处理 u_ym=N57`  
`z`"0;,7S  
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JA^Y:@<{/  
3. 谐振波导光栅的角响应 V?Ye^-29  
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ZCCwx71
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4. 谐振波导光栅的角响应 ?rv5Z^D'  
&V7{J9  
J"]P"`/  
   HVcd< :g0  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 z T#j.v  
LXcH<)  
1. 用于超短脉冲的光栅 Fu#mMn0c  
nHmi%R7k  
ZG)%vB2c  
a`uHkRX )U  
AP_2.V=Sn  
F /% 5 r{  
%$I@7Es>  
2. 设计和建模流程 \^rAH@  
CZ_ (IT7  
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A{b?ZT~2]  
3. 在不同的系统中光栅的交换 3~^}R  
X'h J&-[P  
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