[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。 CCWg{*og  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 j"|=C$Kn/  
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 单光栅分析 nCj2N,mT  
−通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 .NvQm]N0.  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 PUBWZ^63  
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 系统内的光栅建模 d~:!#uWyFk  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 :h&fbBH  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 ^*S)t. "  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 k'IYA#T6  
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3. 系统中的光栅对准 (''M{n  
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 安装光栅堆栈
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−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 |&[L?  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 -"h;uDz|z  
 堆栈方向 Pp`*]Ib  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 ""1^k2fj  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 3&[>u;Bp  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 j|/]#@
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- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 ?}RSwl  
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 横向位置 +S R+x/?z  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 FcRW;e8-  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 )YX 'N<[  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 USVqB\#  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 W0k0$\i
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 通过组件定位选项。
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 :L1dyVA{  
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 单光栅分析 i2sN3it  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 *r=:y{!Yd  
 系统内的光栅建模 xZQg'IT  
- 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。 9uer(}WKT  
- 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。 S
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- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 9(5OeH6o?  
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5. 光栅级次通道选择 zj/!In  
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 方向 W ]Nv33i [  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 /,X
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 衍射级次选择 aAA9$  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ]]&M@FM2z  
- 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。 K)-m*#H&uw  
 备注 sz)oZPu|  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 *=wYuJ#  
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6. 光栅的角度响应 RtCkVxaEx  
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 衍射特性的相关性 7yx$Nn`(  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Cf
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- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 }>'PT-  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） 2OwV^-OG  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 [ e8x&{L-_  
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示例＃1：光栅物体的成像 }4{fQ`HT  
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1. 摘要 V~hlq$jn<Y  
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2. 光栅配置与对准 RKa}$ 7  
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3. 光栅级次通道的选择 $F/EJ
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 e{A9r@p!  
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1. 光栅配置和对准 g >'p>}t  
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2. 基底处理 xESjM1A)  
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3. 谐振波导光栅的角响应 X/;p-KX  
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1Fe^Qb5G  
4. 谐振波导光栅的角响应 W>=o*{(YO  
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   5I,gBT|B  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 c.|l-zAeX  
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1. 用于超短脉冲的光栅 Ka|eFprS  

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J@L9p46,  
2. 设计和建模流程 Y2R\]FrT  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 +"ueq  
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