[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*5'L<&  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述  s[3e=N  
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 单光栅分析 2ck4C/ h  
−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。 bF*NWm$Lf  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 dXmV@ Noo  
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 系统内的光栅建模 / /'Tck  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 yQ9ZhdQS  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 rah,dVE]  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 Z1M>-[j
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3. 系统中的光栅对准 L'lF/qe^  
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 安装光栅堆栈 b/t  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 ({4]  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 EFAGP${F  
 堆栈方向 Y2C9(Zk U  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 &rp!%]+xAM  
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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）。 yPV'pT)  
- 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 Z

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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。 V }>n  
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 横向位置 AVG>_$<  
−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。 k6!4Zz_8  
−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。 *:_P8G;  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 B<7/,d'  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ,`32!i  
 通过组件定位选项。 DdSSd@,x*  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 [iS,#w` 5  
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 单光栅分析 >xu[q\:"  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 [BM*oEFPB*  
 系统内的光栅建模 iWE)<h  
- 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。 cu&,J#r%  
- 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#5!}@*  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 x0Yse:RE^  
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5. 光栅级次通道选择 f[sF:f(zI  
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 方向 @ O>&5gB1u  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ,FZT~?  
 衍射级次选择 (\a6H2z8l  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 X"q!Y#)  
- 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。 dQb.BOI)h  
 备注 ]3Dl)[R   
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 G{9X)|d  
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6. 光栅的角度响应 RthT\%R  
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 衍射特性的相关性 17.x0gW,  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 BZv+H=b  
- 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。 :_kAl? eJ  
- 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） N#C1-*[C  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 *e#<n_%R  
QK`i%TXJ  
o*g|m.SjL  
B;K`q  
示例＃1：光栅物体的成像 l8h&|RY[  

D]s]"QQ8  
1. 摘要 6t'l(E +  
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JRMM?y  
'R<&d}@P*#  
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2. 光栅配置与对准 SLfFqc+n0  
   E\nv~Y?SG  
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`#-P[q<v-  
     '_k+WH&  
3. 光栅级次通道的选择 >>i@r@  
{O<l[|Ip  
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   jw}}^3.  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 r|e-<t4.9L  
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1. 光栅配置和对准 hN2:d1f0  
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W!!S!JF  
G$0c'9d*(  
^.k |SK`U  
2. 基底处理 Io4(f  
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3. 谐振波导光栅的角响应 iy.2A!f^.  
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4. 谐振波导光栅的角响应 lv vs%@b>  
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   6hZ@;Q=b  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 dVB~Smsr  
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1. 用于超短脉冲的光栅 mWR4|1(  
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V-n&oCS+f  
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2. 设计和建模流程 ]EwVpvTw  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 [=B$5%A  
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