[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 OyZ>R~c'B  
9}_f\Bs  
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。 bx6}zkf&  
jd'R2e  
WF0>R^SpZ  
?OdA`!wE  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 bcs(#  
^/,yZ:  
 单光栅分析 %/C[\wp81  
−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。 q0<`XDD`  
−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。 Tr!X2#)A!  
9?6$2I  
OaWq8MIZ-  
 系统内的光栅建模 A+8b]t_k  
*r3vTgo$  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 7QFEQ}  
−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。 !!>G{  
1nmWL0  
t9{EO#o'k  
ajr8tp'  
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。 @ U|u _S@  
(#`o>G(  
3. 系统中的光栅对准 =c4U%d2  
mg]dKp  
xn[di-LF  
 安装光栅堆栈 9$i`B>C
~  
−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）。 [X]o`  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 AG2jl/  
 堆栈方向 cxdM!L; `  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 1jVcL)szU  
.m51/X&*n  
H0 t1& :  
u>Hx#R<*%  
AR^Di`n!  
 安装光栅堆栈 [8#l~ |U  
- 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）。 &9tsk#bA.g  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 PN=yf@<V3F  
 堆栈方向 4Rq"xYGXh  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 {\I\4P  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 K6oLSr+EAK  
I^=M>_s4  
eNb =`  
|n8^Xsx4w
 
4LLCb7/5lP  
 横向位置 O*7 pg  
−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。 ,fRb6s-  
−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。 s]UeDZ<a  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 |1R@Jz`  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 j*}xe'#  
 通过组件定位选项。 O8%/Id  
XlPy(>  
00+5a TrE  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 wC~Uy%  
Sb.;$Be5g  
pP&~S<[  
 单光栅分析 Xob##{P3  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 bql6Z1l  
 系统内的光栅建模 SrIynO
  
- 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。 qS>el3G  
- 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。 Zlhr0itf  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 '1<QK  
; V8 =B8w  
gC.T
5,tn  
="4)!
 
5. 光栅级次通道选择 *Rhd
oD|a  
%BJ V$tO  
E),T,  
 方向 t [f]  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 &I8ZVtg  
 衍射级次选择 ~Q5HM  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 QMP:}  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 %?ad.F+7  
 备注 p6p_B  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 !WNr09`  
E@p9vf->  
u56cT/J1  
G6FknYj  
6. 光栅的角度响应 rnUe/HjH  
x\WKsc  
WD<M U ]  
 衍射特性的相关性 C'Q} Z_  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 bA:abO  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 5n<Efi]j  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） o/&Q^^Xj^~  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 Y&nY]VV  
Wuk
D|BCC  
c;VW>&,B  
74_ji!  
示例＃1：光栅物体的成像 gO29:L[t  
9"[#\TW9Vb  
1. 摘要 YvonZ  
]*).3<Lw  
lq7
4Fz&(  
o}BaZ|iZ2  
→ 查看完整应用使用案例 0=NB[eG  
IIzdCa{l  
2. 光栅配置与对准 yo5|~"yZY  
\7RP6o  
wNn6".S   
cOcm9m#  
\O[Cae:^?  
*&7Av7S  
r>Vgo):s  
3. 光栅级次通道的选择 ffdyDUzQ  
8D-g%Aj-  
E8/P D  
{B34^H:  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 =4G9ev 4  
\%UA6uj  
1. 光栅配置和对准 "~tEmMz  
/p~gm\5Z  
1Ypru<.)W  
^XV$J-  
→ 查看完整应用使用案例 nCt:n}+C7  
RX'( l  
2. 基底处理 l78zS'  
Y>r9"X|&H  
k z<We/  
vO 3fAB  
3. 谐振波导光栅的角响应 7yK >  
13Q|p,^R  
zUeS7\(l  
N]gdS]pP2{  
4. 谐振波导光栅的角响应 dAR):ZKq?  
2s~X  
^8DC W`V  
Jjv, )@yo  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 !9B)/Xi  
|+%K89W  
1. 用于超短脉冲的光栅 |iJ37QIM  
~b*f2UVs  
+h"RXwlBM  
Ao2t=vg  
→ 查看完整应用使用案例 n>{>3?  
SBs_rhe  
2. 设计和建模流程 '~2;WF0h  
Y6f0 ?lB  
z>~Hc8*]3  
:`25@<*u  
3. 在不同的系统中光栅的交换 \)pk/  
52=?! JM