[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 tpGCrn2w>  
^e%k~B^  
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。 <]'|$8&jY  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 h1-Gp3#  
y;QQ| =,  
 单光栅分析 cJ/4Gl  
−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。 /B[}I}X  
−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。 ST% T =_q  
xl,ryc3J  
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S~C  
 系统内的光栅建模 GFt1  
|6*Va%LYO-  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 _r5wF(Y?7  
−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。 .1{l[[= W  
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 P63 (^R  
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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。 3HKxYvc C  
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3. 系统中的光栅对准 9rS,?
  
7UDq/:}Fo  
Q1]Wo9j  
 安装光栅堆栈 \HD-vINV;  
−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*(1.%:m  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 x=vK EyS@  
 堆栈方向 5{>>,pP&  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 l?<q YjI  
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 安装光栅堆栈 ZMJ3NN]F  
- 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）。 ? oc+ 1e  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 F^miq^K=  
 堆栈方向 Z)5klg$c  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 ?b"Vj+1:x  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 b|6!EGh  
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qw2)v*Fn  
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 横向位置 3A d*
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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。 Rf?%Tv
0\  
−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。 PF67z]<o  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 7jT#BWt  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 zsQF,7/}B  
 通过组件定位选项。 [aHlu[,  

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F^]aC98]1  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 "*t6t4/Q  
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F=8  
 单光栅分析 80HEAv,O  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 0JyqCbl  
 系统内的光栅建模 @2?=3Wf  
- 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。 RyE_|]I62u  
- 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。 }H; ]k-)  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 hwp/jO:7\  
WSS(Bm|B  

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3<3t;&e  
5. 光栅级次通道选择 $82zyq  
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 方向 dX0x Kk%#  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 :/~_sJt C  
 衍射级次选择 gkLr]zv  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 h~:H?pj3g  
- 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。 g&P9UW>qS  
 备注 TD%WJ9K\  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 [:BW+6  
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*6'_5~G  

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6. 光栅的角度响应 L^&do98  
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 衍射特性的相关性 jD<9=B(g  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ,~iFEaV+  
- 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。 2AmR(vVa"  
- 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） RBPYGu'6B  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 u"e
Za!#  
L-SdQTx_  
E|\3f(aF  
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示例＃1：光栅物体的成像 5t TLMZ`o  
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1. 摘要 4U:DJ_GN  
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j^:b-:F  
→ 查看完整应用使用案例 zC[i <'h!T  
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2. 光栅配置与对准 S`iM.;|`O  
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3. 光栅级次通道的选择 rAtai}Lx  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 (8+.#1!*  
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1. 光栅配置和对准 8s\8`2=  
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i+kFL$N  
o<9yaQ;  
→ 查看完整应用使用案例 KBp!zSl  
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2. 基底处理 !]n{l_5r  
R V_MWv  
e-YGuWGN7  
}?\#_BCjx(  
3. 谐振波导光栅的角响应 9J't[( u|u  
ZP]2/;h  
WoC\a^V  
P*?d
6v,r  
4. 谐振波导光栅的角响应 x0N-[//YV  
+Y_Q?/M@8  
HPv&vdr3  
'M]CZ}  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 AIIBd  
'US8"83  
1. 用于超短脉冲的光栅 r? 6Z1  
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Vh[
  
t6H2tP\AS  
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→ 查看完整应用使用案例 80R=r  
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2. 设计和建模流程 [W8iM7D  
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3qV>TE]6,  
3. 在不同的系统中光栅的交换 l yLK$B?/  
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