[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。 h}|6VJ@.  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 j/9WOIfa  
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 单光栅分析 {y-2  
−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)=c8%  
−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。 O4EIE)c  
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 系统内的光栅建模 WRD A `  
!:"-:O}>=,  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 >BNw
 
−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。 jJ aV  
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fxDj+Q1p  
     ?MC(}dF0  
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。 =4tO0  
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3. 系统中的光栅对准 l"J*
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 安装光栅堆栈 ;8P_av}C  
−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）。
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−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 p jKt:R}  
 堆栈方向 $PSY:Zz  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 TDlZ!$g(  
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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）。 i&`!|X-=R  
- 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 3Y z]8`C  
- 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。 =m}TU)4.  
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 横向位置 iTh xVD  
−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。 |q;Al z{  
−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。 W`$[
j0  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 bV@7mmz:X+  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 eC~jgB  
 通过组件定位选项。 W57&\PXYn  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 9\v.qo.  
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 单光栅分析 bM"fk&  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 nbGoJC:U  
 系统内的光栅建模 0q{[\51*  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 3DW3LYo{  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 6lsL^]7  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 yRC3 .[  
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5. 光栅级次通道选择 jYWw.g<  
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 方向 FI{AZb_'  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 @EH
Ip{0.  
 衍射级次选择 asr=m{C"  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 vX+.e1m  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 s~J=<)T*6  
 备注 gg[9u-  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响
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6. 光栅的角度响应 G2]^F Y  
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 衍射特性的相关性  (
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- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ;/'|WLI9  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 QHzgy?  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） FLZSK:3B]  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 T%(C-Quh  
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示例＃1：光栅物体的成像 
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1. 摘要 3qi_]*dD  
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B +Aj*\Y.  
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2. 光栅配置与对准 ?NG=8.p  
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3. 光栅级次通道的选择 `8:Kp  
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T3N"CUk  
   1] #9  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 8TWTbQ  
2YOKM#N]  
1. 光栅配置和对准 _xrwu;o0}  
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0$HmY2 Men  
8=;k"  
2. 基底处理 Br5o7(AE  
2.lgT|p  
 ?=Db@97  
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3. 谐振波导光栅的角响应 Yr+23Ro  
v]"L]/"  
B_^]C9C|  
cpZc9;@IC  
4. 谐振波导光栅的角响应 +?m0Q;%b  
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F{m{d?:OA  
   'g)n1 {  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 CN&  
{1-V]h.<J  
1. 用于超短脉冲的光栅 T!2=*~A  
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S<X  
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xJwG=$o  
p9qKLJ*.C  
2. 设计和建模流程 LM)`CELsYc  
7 sFz?`-  
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X~9j$3lUBR  
3. 在不同的系统中光栅的交换 Pm{*.
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