[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。 K#mOSY;}  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 -db75=  
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 单光栅分析 J CGC  
−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。 =L
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−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。 T*[ VY1  
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 系统内的光栅建模 HMGB>  
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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。 "3CJUr:Q  
−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。 ';B#Gx  
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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。 *OjKcs  
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3. 系统中的光栅对准 G}d-(X
 
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 安装光栅堆栈 BUZ _)  
−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）。 ,m3e?j@;r  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 9xI GV!  
 堆栈方向 IM@tN L  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 fwR_OB:$  
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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）。 r=uN9ro  
- 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 dihjpI_  
- 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。 bUwn}_7b  
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 横向位置 H6*^Ga  
−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。 `r"+644  
−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&~w2{a  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 \>. LW9  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 /6uT6G+(z}  
 通过组件定位选项。 gmKGy@]
 
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 (& "su3z  
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 单光栅分析 s9;#!7ms  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 4rT*tW"U  
 系统内的光栅建模 pIV-kI:w  
- 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。 Yf,K#' h:  
- 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。 7w:ef0S  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 d_UN
0YT<  
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S_MyoXV  
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5. 光栅级次通道选择 w27KI]%(  
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 方向 h` U?1xS  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 j`'`)3f  
 衍射级次选择 x5`br.b  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 Mv544>:  
- 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-?`R  
 备注 xJ^>pg8  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 `pf4X/Py  
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6. 光栅的角度响应 Y?CCD4"qn  
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 衍射特性的相关性 `e9$,h|4  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 cMyiW$;  
- 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。 1wzqGmjmt  
- 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） 7Dzuii?1  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 P./V6i<:  
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示例＃1：光栅物体的成像 m }a|FS  
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1. 摘要 {FRAv(,\  
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9TF f8'?d  
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2. 光栅配置与对准 {Q+gZcu  
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L;gO;vO  
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     F'g Vzf  
3. 光栅级次通道的选择 ]
k9)G*  
A7(hw~+@  
:[ k4Z]t8  
   VrZ>bma;  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 6KD `oUx
 
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1. 光栅配置和对准 obdFS,JxxG  
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1;Pv0&[q/  
R'
kyrEO  
O+%WR  
uB!kM  
2. 基底处理 USFDy  
8ElKD{.BU8  
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2X:4CC%5  
3. 谐振波导光栅的角响应 R!l:O=[<  
*Zm^ ~Vo  
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4. 谐振波导光栅的角响应
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hp{OL<2M  
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示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 A AHt218  
2e$w?W0^  
1. 用于超短脉冲的光栅 3Tn)Z1o  
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0afei4i~N  
]xguBh]  
@ym/27cRE  
VCtH%v#S;.  
2. 设计和建模流程 j5 g# 
M  
)xb|3&+W  
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zG e'*Qei  
3. 在不同的系统中光栅的交换 >vuY+o;B  
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