[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。 !l8PDjAE  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 *^ZV8c}  
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 单光栅分析 ( Erc3Ac8  
−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。 p_%Rt"!  
−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。 n
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 系统内的光栅建模 iqWQ!r^  
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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。 ?Z/V~,  
−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。 Kn1a>fLaJ_  
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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。 S.NPZ39}ZE  

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3. 系统中的光栅对准 /82b S|  
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 安装光栅堆栈 M .mf
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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）。 vl:KF7:#m  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 UP,c|  
 堆栈方向 DB}eA N/  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 u'BaKWPS  
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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）。 /gP+N2o+}  
- 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 fNFY$:4X  
- 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。 +CNv l  
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 横向位置 C?eH]hkZ3  
−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。 N~'c_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。 N(yzk_~  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 _oeS Uzq.  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 sQZhXaMa $  
 通过组件定位选项。 fz "Y CHe  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 S?2
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 单光栅分析 _H@DLhH|=  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 l*G[!u  
 系统内的光栅建模 'm$L Ij?@  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 {+>-7 9b  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 3!_XEN[  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 f3y=Wxk[  
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5. 光栅级次通道选择 KMax$  
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?}Y]|c^W  
 方向 &$H!@@09|w  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 =Dj#gV  
 衍射级次选择 4CTi]E=H{  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 GTHt'[t@;  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 =?8@#]G+  
 备注 ]6j{@z?{  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 kyV8K#}%8  
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6. 光栅的角度响应 ;$Jo+#  
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 衍射特性的相关性 n+R7D.<q!!  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Q/Rqa5LI:  
- 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。 1xvu<|F  
- 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） eyxW 0}[  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 x4O~q0>:Le  
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示例＃1：光栅物体的成像 *m(=V1"  
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1. 摘要 .6J$,.Ig  
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2. 光栅配置与对准 ?V=CB,^  
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     w!XD/jN  
3. 光栅级次通道的选择 St^5Byd<
  
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   }QmqoCAE~m  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 GA.

8@3  
'c~4+o4co  
1. 光栅配置和对准 [fyLV`  
H,NF;QPPC  
!'O@2{?B  
3(UVg!t  
6dY
MwMH  
Xwtqi@zlE  
2. 基底处理 2A!FDr~cdT  
8?C5L8)  
FGkVqZ Y2?  
4&iCht =  
3. 谐振波导光栅的角响应 ./~(7o$  
Yr|4Fl~U  
D43z9z-:L  
 AOx[  
4. 谐振波导光栅的角响应 yCo.cd-  
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q cno^8R  
   W_ZJ0GuE(  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 T^q 0'#/  
FiU#T.`9'  
1. 用于超短脉冲的光栅 Ir]
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PI<vxjOK`  
2. 设计和建模流程 I}Q2Vu<  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 -{A<.a3P}=  
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