[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。 6[P-Ny{z  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 %&blJ6b  
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 单光栅分析 XEH}4;C'{  
−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。 kI\tqNJi  
−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。 x~DLW1I  
PGn);Baq  
nHOr AD|&  
 系统内的光栅建模 =t0tK}Y+4  
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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。 =\kMXB  
−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。 &)9{HRP  
D{7w!z  
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     Ty4S~ClO#'  
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。 A#@_V'a8  
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3. 系统中的光栅对准 ;O#g"8  
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 安装光栅堆栈 p.JXSn  
−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）。 cNK)5- U  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 @4+#Xd7"  
 堆栈方向 {,$rkwW  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 PRu&3BP  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 QV|>4^1D  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 _r Y,}\  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 M!m?#xz'c  
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 横向位置 eCbf9B  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 :*i f  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 S7iDTG_@t  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 [j,txe?n  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 r|<DqTc6l  
 通过组件定位选项。 k)\gWPH  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 *<4Em{rZ5  
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 单光栅分析 /#LW"4;*  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 w!^~<{Kz  
 系统内的光栅建模 |pZUlQ
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- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 Gctsp2ndW  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 TYns~X_PR  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 8AFczeg[[  
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5. 光栅级次通道选择 MmTC=/j  
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 方向 F'm(8/A$  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 /s:fW+C  
 衍射级次选择 F_3:bX  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 njPPztv/@  
- 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。 ^]C&tG0 !  
 备注 !]` #JAL7  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 <W)u{KS#TY  
Q%S9fq,q  
J%C#V}z7E  
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6. 光栅的角度响应 yCz|{=7"j  
cu!W4Ub<  
,FzeOSy'p  
 衍射特性的相关性 `YBkF  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 4-GXmC  
- 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。 o(kM9G|  
- 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） E ]9\R  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 2.e vx  
TtD@'QXq  
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示例＃1：光栅物体的成像 y3u+_KY-  
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1. 摘要 sM[I4.A3  
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Y/ot3[  
=WZqQq{  
YcX/{L[9o  
_,74)l1  
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2. 光栅配置与对准 =:,xxqy  
   P,DC7\  
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SlLw{Yb7\.  
?(6mVyIe  
     3uu~p!2  
3. 光栅级次通道的选择 q"qo.TPh|$  
tMx}*l|]  
D#A~Nbc  
   #:x4DvDkR  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 -5l6&Y   
f$HH:^#  
1. 光栅配置和对准 qo6y %[  
qZEoiNH(Tj  
S"mcUU}}  
-D^A:}$  
8e~|.wOL  
4M&`$Wim  
2. 基底处理 S{Hx]\  
)2q~u%9n  
U).*q?.z  
?rX]x8iP  
3. 谐振波导光栅的角响应 gwd (N  
rx"s!y{!-  
b IW'c_ ,  
w9RS)l2FQ  
4. 谐振波导光栅的角响应 E`H$YS3o  
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2f`nMW  
   PYRd]%X  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ^I mP`*X  
q_W0/Ki8  
1. 用于超短脉冲的光栅 SHb(O<6  
*1Z5+uVT[  
dBV7Te4L  
qH,l#I\CG  
u}bf-;R  
>gKh  
# {fTgq  
2. 设计和建模流程 8.=\GV  
U!%!m'  
`cQo0{xK  
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A/  
3. 在不同的系统中光栅的交换

CRve.e8J  
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