[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。 %Uz(Vd
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 }9nDo*A"}  
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 单光栅分析 1q;#VS/D;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。 M'_9A  
−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。 (b`]M`Fc  
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 系统内的光栅建模 )7_"wD` z  
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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。
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−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。 2t $j  
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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。 =J1rlnaaEL  
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3. 系统中的光栅对准 #A]-ax?Qc}  
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 安装光栅堆栈   zxp`  
−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'"Ks[GH  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 o/ui)U_  
 堆栈方向 ak:c rrkx  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 dDnf^7q/  
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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）。 L<fvKmo(fw  
- 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 !+:ov'F  
- 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。 Iy }:F8F>g  
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 横向位置 8/K!SpM*d  
−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。 x"~~l  
−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。 $Y 7c  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 Y6&wJ<   
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 'g9"Qv?0{`  
 通过组件定位选项。 S(7ro]U9  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 O iFS}p  
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 单光栅分析 b=/curl&  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 77Bgl4P  
 系统内的光栅建模 a<fUI
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- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 8#Q$zLK42N  
- 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。 U"50_O  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 hI(SOsKs  
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5. 光栅级次通道选择 kHqztg  
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 方向 KWWa&[ev)  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 *cO sv  
 衍射级次选择 SI8%M=P>  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 mLL340c#\  
- 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。 _@R0x#p5M  
 备注 n-TQ*&h]3S  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ?)\a_Tn  
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6. 光栅的角度响应 K+6e?5t  
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 衍射特性的相关性 _FwK-?4E-  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 }=!,o  
- 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。 KOwOIDt  
- 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） V"!G2&  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 <`0h|m'U  
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示例＃1：光栅物体的成像 <?D\+khlq  
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n,O40/]  
1. 摘要 MJ=)v]a  
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2. 光栅配置与对准 i{I~mrm/'\  
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Y-0?a?q2Fr  
     "U\JV)N  
3. 光栅级次通道的选择 ,<:!NF9  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 q%5eVG  
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1. 光栅配置和对准 2On_'^O  
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2. 基底处理 4tx|=;@0  
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3. 谐振波导光栅的角响应 |+$%kJR=  
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4. 谐振波导光栅的角响应 f7I{WfZ\P  
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   ,E|m.  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 $'pNp B#vH  
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1. 用于超短脉冲的光栅 ?X&6M;Zi  
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2. 设计和建模流程 -TZ p FT"  
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Ix|~f1*%  
3. 在不同的系统中光栅的交换 8J)xzp`*)  
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