[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。 ZN#mu]jC?  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 _|reo6  
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 单光栅分析 jWk1FQte  
−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。 a(RTb<  
−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。 ? cU9~=  
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 系统内的光栅建模 ln.'}P  
F!.Z@y P  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 "=<T8M  
−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。 `L# pN5  
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     K",YAfJa  
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。 4.Luy  
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3. 系统中的光栅对准 8h"Val|qP  
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 安装光栅堆栈 HZ%2WM  
−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$kBpG"D  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 C#<b7iMg  
 堆栈方向 mQ(6ahD U  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 xVYy`_|  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 LFvO[&  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 8i$quHd&x  
- 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。 WEy$SN+P  

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 横向位置 h&5b
MW  
−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。 K|^PHe  
−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。 j'L/eps?S  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节
FTu6%~M/  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 1,Ams  
 通过组件定位选项。 lL8
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 FR*CiaD1  
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 单光栅分析 J!{"^^*  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 6ijL+5  
 系统内的光栅建模 ht>C6y  
- 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。 t+9[ki  
- 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。 >T{Gl/? p  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 +"mS<  
h@kq>no  
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5. 光栅级次通道选择 g2RrBK,  
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 方向 7{z\^R^O  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 @ra^0  
 衍射级次选择 hw5NHZ I'  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 I8x,8}o>V  
- 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。 kh4., \'  
 备注
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- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 qg2fTe  
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6. 光栅的角度响应 ^5'pJ/BV  
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 衍射特性的相关性 ']bw37_U,  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 0#G@F5; <  
- 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。 @1w[~QlV  
- 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） A4~-{.w=  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ?<
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示例＃1：光栅物体的成像 $./&GOus  
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1. 摘要 1fH2obI~X  
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@?2ES@G+Ji  
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H:#sf][&,L  
39qIoaHT  
2. 光栅配置与对准 f&L3M)T  
   
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B"Ma<"HU  
Jn&^5,J]F8  
     Nov)'2g7G  
3. 光栅级次通道的选择 Ro@=oyLE  
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   G"F)t(iX  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 L9$`zc  
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1. 光栅配置和对准 \ z3>kvk  
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it$w.v+W7V  
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2. 基底处理 %M*2j%6  
b%QcB[k[WB  
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5S*aZ1t18  
3. 谐振波导光栅的角响应 /:d6I].  
/,,IM/(6^  
D0}r4eA  
sOO_J!bblP  
4. 谐振波导光栅的角响应 {O6yJckH  
Ys0N+  
K|Xr~\=  
   OWc~=Cr  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 hCb2<_3CR  
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1. 用于超短脉冲的光栅 LP'wL6#  

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N;v]ypak  
{kghZur  
2. 设计和建模流程 |=:<[FU  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 >qVSepK3  
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