[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 pI`?(5iK6|  
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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。 k4J8O3E  
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F#|O@.tDG  

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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 w-B^ [<  
10Wz,vW,n  
 单光栅分析 #1'\.v  
−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。 YO)$M-]>%J  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 co4h*?q  
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 系统内的光栅建模 qMBR *f  
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 t,)N('m}=  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 MWk:sBCqr  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 wu<])&F  
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3. 系统中的光栅对准 c47")2/yO  
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 安装光栅堆栈 (oK^c-x  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 5M]z5}n/  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 \b'xt  
 堆栈方向 u D 5%E7  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 )Ag/Qep  
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 安装光栅堆栈 Thy=yz;p  
- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 WzW-pV]  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 /5AW?2)  
 堆栈方向 k@>\LR/v  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 qVjWV$
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- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 $ZPX]2D4B#  
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 横向位置 T
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−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 ,?UM;^  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 A% Q!^d  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 6q<YJ.,  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 {s?M*_{|  
 通过组件定位选项。 os3 8u!3-  
C#rc@r,F  
+ Y.1)i}  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 B@Co'DV[/]  
D'<VYl"/  
 I7+9~5p  
 单光栅分析 3FSqd<t;D  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 S 6,4PP  
 系统内的光栅建模 '[|+aJ  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 .D,p@4  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 ! hd</_#  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 !{et8F@d|  
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5. 光栅级次通道选择 :,;K>l^U  
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 方向 C,V%B  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 0<"k8 k@J  
 衍射级次选择 e:E0"<  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 *,C(\!b !?  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 Tm^89I]L  
 备注 wHZW `  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 cUqn<Z<n  
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6. 光栅的角度响应 .Xm(D>>k  
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 衍射特性的相关性 eD$M<Eu  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 NW~z&8L  
- 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。 1}hIW":3Sr  
- 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） @3fn)YQ'  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 |r ue=QZ  
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示例＃1：光栅物体的成像 f>BWG`  
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1. 摘要 sGvIXD  
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R.7:3h  
→ 查看完整应用使用案例 XC{eX&,2x  
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2. 光栅配置与对准 2r$#m*  
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3. 光栅级次通道的选择 4k./(f2+  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 (a9d
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1. 光栅配置和对准 {Ay"bjZh  
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→ 查看完整应用使用案例 ^*fQX1h<  
ftH:r_"O#  
2. 基底处理 \d::l{VB  
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3. 谐振波导光栅的角响应 $AHQmyg<  

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4. 谐振波导光栅的角响应 `p+Zz"/  
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示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 y!xE<S&Y  
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1. 用于超短脉冲的光栅 H/}]FmjN  
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→ 查看完整应用使用案例
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J`2"KzR0w"  
2. 设计和建模流程 7B?c{  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 vhhC> 7  
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