[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。 r5%K2q{  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 O Ul+es  
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 单光栅分析 :BKY#uH~  
−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。 XL c&7  
−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。 1fM=>Z  
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 系统内的光栅建模 rQg7r>%Q  
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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。 3.U5Each-  
−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。 Rcs7 'q5  
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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。 k<wX??'  
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3. 系统中的光栅对准 gm~Ka%O|F  
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 安装光栅堆栈 ZGK*]o=)  
−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）。 7].
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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。 *X8<hYKZq  
 堆栈方向 mwVH>3{j  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 C9`#57Pp  
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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）。 pqFgi_2m  
- 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 EpSVHD:*  
- 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。 Qc#<RbLL  
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 横向位置 r7o63]  
−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。 8X!^ 2B}J  
−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。 eE5U|y)_  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 hd1(q33  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 YA9Xe+g  
 通过组件定位选项。 4CVtXi_Y  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 Cp=DdmR  
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 单光栅分析 LnP={s

 
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ~c~N _b  
 系统内的光栅建模 f#}P>,TP  
- 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。 QxG:NN;jW  
- 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。 H4p N+  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ~6L\9B)  
Q$Qs$  
IoWh&(+KdH  
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5. 光栅级次通道选择 aal5d_Y  
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d6,SZ*AE  
 方向 9gR@Q%b)  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ZZk6 @C  
 衍射级次选择 0)n#$d>  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 MLg+ 9y  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 E uxD,(  
 备注 >5-z"f  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 '*H&s  
D]n9+!Ec1f  
={P  
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6. 光栅的角度响应 'oSs5lW  
~/s(.oji  
DU(QQ53  
 衍射特性的相关性 /KGVMBifM  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 e@N@8i"q5  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 `Mx&,;x  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） EwDF
UK  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 F;$z[z  
@H[)U/.  
+|(-7"  
j6<o,0P  
示例＃1：光栅物体的成像 sbn|D\p  
Ca}T)]//  
1. 摘要 WgX9k J  
"`<tq#&C1  
Y&M}3H>E  
_Bh-*e2k  
^y:!=nX^  
Mg3>/!  
FVw;`{  
2. 光栅配置与对准 /J{ e_a  
   5n,?&+*L  
O6JH)Ka"S  
Yzo_ZvL  
2MS-e}mi  
 <sdC#j  
     oAaUX
kQE  
3. 光栅级次通道的选择 W  &wqN  
cb|cYCo5  
*$+k-BV
  
   UC&f  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试  %T9'dcM  
IJX75hE0g  
1. 光栅配置和对准 [!Uzw2  
o2p;$W4`  
tx0`#x  
+<qmVW^X  
iIrH&}2  
,EhQTVJ  
2. 基底处理 G.Z4h/1<  
^\|Hz\"*  
Y\#+-E  
Tgxxm  
3. 谐振波导光栅的角响应 "h.-qQGU%  
w.v yEU^  
ynkPI6o  
~:h-m\=8Y  
4. 谐振波导光栅的角响应 cj-_  
B_Qi  
>wsS75n1  
   {|cuu"j26  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 ^uZ!e+   
&dA{<.  
1. 用于超短脉冲的光栅 ?[Gj?D.Wc  
(jQ]<q%P  
B^8]quOH  
-TL `nGF  
NR98I7  
UC@&! kM  
T
F0DQP  
2. 设计和建模流程 ur*a!U  
OXT'$]p.*  
"v%|&@  
\gtI4zl*J  
3. 在不同的系统中光栅的交换 #~ikR.-+Eq  
 k2]Q~  
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