[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 4qh?,^Dq  
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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。 [{,T.;'<j  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 y`5 9A  
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 单光栅分析 c(m<h+2VL  
−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。 !bx;Ta.  
−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。 Y;Dp3v!  
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 系统内的光栅建模 J26VnK  
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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。 Z'W=\rl  
−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。 :T$|bc  
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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。 beGa#JH,  
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3. 系统中的光栅对准 e@07  
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 安装光栅堆栈 JPUW6e07o  
−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）。 ^j7Vt2-  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ({)+3]x  
 堆栈方向 |O+H[;TB6  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 yNo0ubY  
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 安装光栅堆栈 1{.|+S Z!  
- 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）。 EjR9JUu  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 n\D&!y[]F  
 堆栈方向 T!kN)#S  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 'ya{9EdlT  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 lh7#t#  
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 横向位置 ]7BvvQ  
−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。  `25yE/  
−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。 ! E5HN :#  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 Y=I'czg  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或
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 通过组件定位选项。 uyWunpT  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 >\#*P'y`d  
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 单光栅分析 &`
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- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ]:-mbgW  
 系统内的光栅建模 o#Dk& cH  
- 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。 8q!]y6  
- 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。 lgy<?LI\  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 u4?L 67x  
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5. 光栅级次通道选择 .!3|&V'<  
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 方向 \?-<4Bc@  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 JFmC\  
 衍射级次选择 lfgq=8d  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 gZXi]m&  
- 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。 8kIks
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 备注 ? :%@vM  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 *:7rdzn  
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6. 光栅的角度响应 'JE`(xD  
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 衍射特性的相关性 ebhXak[w  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Bkc4TO  
- 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。 YkSl^j[DHs  
- 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） t{9GVLZ  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 v{4$D~I  
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示例＃1：光栅物体的成像 Nai2W<,  
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1. 摘要 $a]`nLUa  
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→ 查看完整应用使用案例 >tr}|>  
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2. 光栅配置与对准 B9z?mt'|r)  
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3. 光栅级次通道的选择 *i%d,w0+  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 8
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1. 光栅配置和对准 =; Ff4aF  
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2. 基底处理 NXrlk  
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3. 谐振波导光栅的角响应 TvbE2Q;/UL  
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ON(kt3.h  
4. 谐振波导光栅的角响应 y<Ot)fa$  
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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 "chDg(jMZ  
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1. 用于超短脉冲的光栅 ?e 4/p  
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→ 查看完整应用使用案例 'H;*W|:-]  
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2. 设计和建模流程 =Xr.'(U  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 dy[X3jQB  
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