[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 1kB'sc3N
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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。 ]y1$
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 mhHA!:Y  
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 单光栅分析 G"T;l"TAt8  
−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。 dCf'\@<<  
−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。 D\45l  
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 系统内的光栅建模 I2t-D1X  
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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。 B|]t\(~$[  
−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。 X7XCZSh#A  
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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。 x*loACee.  
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3. 系统中的光栅对准 .NV)hg)|cZ  
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 安装光栅堆栈 U(S@1i(  
−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）。 "xvV'&lQ  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 CI~hmL0  
 堆栈方向 dyQ<UT  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 |!4BWt  
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 安装光栅堆栈 Mv7w5vTl  
- 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）。 +Y
Q)}v  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 J[& 7,}  
 堆栈方向 {|Mxvp*Hg  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 k$$S!qi#  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 E5Snl#Gl\0  
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 横向位置 QN2*]+/h  
−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。 evndw>  
−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。 7N}\1Di5  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 m&3HFf  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Sq?6R}q%  
 通过组件定位选项。
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 (_%JF[W  
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 单光栅分析 bY"eC i{K  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 T|BY00Sz`  
 系统内的光栅建模 D:6x*+jah)  
- 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。 J
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- 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。 ;8%@
Lan  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ys.!S.k+  
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5. 光栅级次通道选择 V%
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 方向 H z< M  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 yNWbI0a  
 衍射级次选择 /k3n{?$/  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 bb O;AiHD  
- 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。 V"2AN3~&  
 备注 qed!C  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 zhR_qW+  

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6. 光栅的角度响应 |$|nV^y  
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 衍射特性的相关性 (PT?h>|St  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 !Pi? !  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 w_z^5\u0  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） 'bY|$\I  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 BorfEv} SN  
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示例＃1：光栅物体的成像 ;uA_gn!  
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1. 摘要 7N~qg 7&  
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→ 查看完整应用使用案例 KAZkVL  
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2. 光栅配置与对准 ygy#^  
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3. 光栅级次通道的选择 d[Fr  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 iN9!?Ov_  
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1. 光栅配置和对准 buM>^A"  
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→ 查看完整应用使用案例 Ew,wNR`  
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2. 基底处理 xY}j8~k  
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3. 谐振波导光栅的角响应 )I UWM  
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4. 谐振波导光栅的角响应 yURh4@  
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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 wa
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1. 用于超短脉冲的光栅 mS;Q8Crh  
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→ 查看完整应用使用案例 wU3ica&[   

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2. 设计和建模流程 BL^Hj  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 (2\ekct ^  
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