[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。 9rtcI[&?0  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 ;58l_ue  
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 单光栅分析 Ip( IGR"  
−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。 2Q)"~3  
−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。 91r#
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 系统内的光栅建模 <Jo_f&&{  
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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。 8,#v7ns}#  
−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。 7Xm pq&g  
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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。 ]&qujH^Dd*  
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3. 系统中的光栅对准 P8Fq %k  
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 安装光栅堆栈 M$ `b$il  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 S>aN#  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 u}JL*}Q  
 堆栈方向 VieC+Kk  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 T c4N\Cy  
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 安装光栅堆栈- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 {%'(IJ|5z  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 堆栈方向 _0 USe  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 :z56!qU  
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 横向位置 =GTltFqI1  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 4T`u?T]  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 l&(,$RmYp  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 d%
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 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 p}hOkx4R\  
 通过组件定位选项。 p-GlGEt_X  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 3 ~0Z.!O  
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 单光栅分析 ^!L'Aoy;E  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 # nwEF QA  
 系统内的光栅建模 .vj`[?T  
- 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。 }a,j1r_Hl&  
- 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。 ^<'5 V)  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 9; HR  
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#Sr_PEo _  
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5. 光栅级次通道选择 '^'vafs-/@  
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 方向 Ra}%:  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ykH?;Xu  
 衍射级次选择 k]!Fh^O~,  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ~C6d
5\  
- 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。 Yj|Oy  
 备注 DnS# cs~  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 nPj%EKdY4  
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6. 光栅的角度响应 )Ge.1B$8h  
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 衍射特性的相关性 Ci0:-IS  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 r5h}o)J  
- 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。 t8DySFT  
- 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） L!Iu\_{q  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 @cA`del  
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示例＃1：光栅物体的成像 wN\%b}pp  
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1. 摘要 lG/M%i  
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@.;] $N&J  
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2. 光栅配置与对准 !'o5X]s  
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     S C7Tp4  
3. 光栅级次通道的选择 pXf!8X&y  
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   \>0%E{CR  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 3^AycwNBA  
++d(}^C;  
1. 光栅配置和对准 g+;)?N*j  
7\m.xWX e  
np,L39:sf  
Oa~|a7`o  
M24FuS  
xP%`QTl\  
2. 基底处理 J0CEZ  
l!CWE  
Bf33%I~  
}_93}e  
3. 谐振波导光栅的角响应 6REv(E]  
F4'g}yOLd  
N=FU>qbz  
=67dpQ'y  
4. 谐振波导光栅的角响应 `##qf@M  
^HYmi\`  
/z:pid,_0  
   b*Ny  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 KdY3  
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1. 用于超短脉冲的光栅 2<HG=iSf  
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4Kjrk7GAx  
EV{kd.=f  
1cPm $=B  
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R\k= CoJJ  
2. 设计和建模流程 8:^`rw4a0  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 +p6cG\Gp  
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