[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 e[Ul"pMvS`  
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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。 [E&"9%K  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 WW Kr & )  
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 单光栅分析 U*#E aL  
−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。 sRI=TE]s  
−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。 'J<zVD}0  
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 系统内的光栅建模 .m % x-i  
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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。 Tlv|To  
−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。 Ymh2qGcj]8  
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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。 ^*T{-U'  
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3. 系统中的光栅对准 SX<>6vH&  
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 安装光栅堆栈 5EZr"  
−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）。 n@8{FoF  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 >5Rw~  
 堆栈方向 A-NC,3  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Kh_>Vm/  
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 安装光栅堆栈 6j.(l4}  
- 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）。 K0bmU(Xxp  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 vVRCM  
 堆栈方向 9U%}"uE  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 5Ddyb%  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 olW`.3f  
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 横向位置 E8V\J  
−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。 v8M#
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−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。 04LVa|Y@U  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 s%re>)=|  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 s~'C'B?  
 通过组件定位选项。 7o%|R2mL}  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 Ho*RLVI0U  
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 单光栅分析 3^Q U4  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 <OFqUp*l  
 系统内的光栅建模 m|
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- 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。 Or~6t}f  
- 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。 lAt1Mq}?P  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 MPw7!G(qj  
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5. 光栅级次通道选择 E^ti!4{<  
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 方向 +=xRr?F  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 e;Z`&  
 衍射级次选择 _Pm}]Y:_  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 lBC-G*#  
- 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。 _ q1|\E%`h  
 备注 _ o3}Ly}  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 QAw,XZ.K^  
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6. 光栅的角度响应 nlnJJM&J$  
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 衍射特性的相关性 g0$k_  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 (KU@hp-\  
- 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。 }# ^PbM  
- 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） u{d`  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 -JQg{A  
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示例＃1：光栅物体的成像 (`*wiu+i  
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1. 摘要 nJ@
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→ 查看完整应用使用案例 !X_~|5.  
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2. 光栅配置与对准 1i2O]e!  
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3. 光栅级次通道的选择 r/f;\w7  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 9\2&6H  
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1. 光栅配置和对准 ;{20Heuz  
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→ 查看完整应用使用案例 r1]e:  
.IU+4ENSy4  
2. 基底处理 `Mg "!n`  
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3. 谐振波导光栅的角响应 PMcyQ2R->  
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4. 谐振波导光栅的角响应 r MlNp?{_  
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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 %b9M\  
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1. 用于超短脉冲的光栅 3}+ \&[  
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→ 查看完整应用使用案例 v]~[~\|a  
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2. 设计和建模流程 ?%(*bRV -  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 ;f Gi5=-  
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