[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。 ?cB:1?\j  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 2?}5U)Hg  
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 单光栅分析 v<AFcY  
−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。 h>:eu#  
−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。 US'rhSV  
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 系统内的光栅建模 =jWjUkm2  
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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。 |=rb#z&  
−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。  %>z)Q  
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     i.5?b/l0  
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。 P
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3. 系统中的光栅对准 w|G4c^KH  
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 安装光栅堆栈 ,3,(/%=k  
−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）。 AM:
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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。 v*lj>)L  
 堆栈方向 6V&HlJH  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 EG#mNpxE  
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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）。 [9H986=  
- 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 d) $B  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 x&d:V  
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 横向位置 mIYM+2p  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 %|o2d&i  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 =2&Sw(6j  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 5
`A^"}0  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 8h$f6JE  
 通过组件定位选项。 /s[D[:P_  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 PCX X[N  
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 单光栅分析 v[!ZRwk4w3  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 _@A%t&l  
 系统内的光栅建模 jA,|.P>  
- 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。 7T/hmVi_  
- 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。 Z_WJgH2c  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ]S0sjN  
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5. 光栅级次通道选择 0`~#H1TK  
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 方向 QQW]j;'~  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 3c[< #]8S  
 衍射级次选择 Tq,xW  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 x2$Y"b?vz  
- 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。 f@aFs]xV  
 备注 7&Qf))L  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ;Sw%t(@  
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6. 光栅的角度响应 p#+Da\qmx  
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 衍射特性的相关性 z8*{i]j  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 *]+5T-R% $  
- 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。 AEO7I 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） i564<1`x  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 rw%1>]os  
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示例＃1：光栅物体的成像 c7f11N!v>b  
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1. 摘要 BaXf=RsZ  
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/A"UV\H`f  
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2. 光栅配置与对准 L/7YI\C2  
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     VB&`g<  
3. 光栅级次通道的选择 o8!uvl}:9  
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   4elA<<  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 r"_SL!,^  
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1. 光栅配置和对准 ^Y?Y5`!Q  
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1 TA\6a}  
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-H9WwFk  
2. 基底处理 L{uQ:;w1  
P^J#;{R  
N)Qz:o0W  
6hAMk<kx?i  
3. 谐振波导光栅的角响应 M~LYq
  
X3l? YA  
Z[G:  
r0j+P%  
4. 谐振波导光栅的角响应 c(r8 F[4w  
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Dh.pH1ZY3n  
   +~f5dJyk`  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 6):iu=/i/  
'm|PSwB7  
1. 用于超短脉冲的光栅
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Kl]LnN%A{  
cC7&]2X +f  
ZDTp/5=?K/  
`VD7VX,rp*  
5~\GAjf  
]o2 Z14  
2. 设计和建模流程 CN!~(1v  
WN3]xw3  
6'6,ySo]  
>%i]p  
3. 在不同的系统中光栅的交换 !B:wzb_  
KvkU]s_  
#B&%Y6E5