[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 O&iYGREO  
E:=KH\2f  
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。 h\*rv5\M  
O>M*mTM  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 \Rqh|T<D  
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 单光栅分析 .y9rM{h}b  
−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。 =GKYroNM  
−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。 &d3'{~:  
u;ooDIq@  
XW_xNkpL5c  
 系统内的光栅建模 Bi:wP/>v  
^@lg5d3F  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 a {$k<@Ww  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 8~(+[[TQ@  
]!G>8Rc  
G4%M$LJh  
|z.GSI_!)  
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。 vs)I pV(  
8Gl5)=2  
3. 系统中的光栅对准 3hf;4Mb  
o/ g+Z  
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 安装光栅堆栈 -b\V(@5  
−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）。 qvU$9cTY  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 j /dE6d  
 堆栈方向 ^Z4q1i)JO  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 k-cIb@+"  
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 安装光栅堆栈 l&??2VO/t  
- 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）。 tZu*Asx7  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 e(=~K@m  
 堆栈方向 JlDDM %  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 ?WQd  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 eIUuq&(  
*- IlF]  
AK s39U'  
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B?lBO V4v4  
 横向位置 7hF,gl5  
−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。 H")N_BB  
−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。 9
p\Hx#^  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 yEpN,A  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Pm#x?1rAj  
 通过组件定位选项。 y }&4HrT&  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 e8ULf~I  
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 单光栅分析 vJj:9KcP>h  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 uO_,n  
 系统内的光栅建模 uVq5fT`B  
- 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%gTVZ  
- 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#|Z8^ *Ds  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 I*:qGr+ WJ  
I`"-$99|t1  
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3Zaq#uA  
5. 光栅级次通道选择 >FY&-4+v  
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 方向 $d2kHT  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 ;h,R?mU  
 衍射级次选择 uP(B<NfL:'  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ^Cc8F3os=  
- 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。 ;zZ,3pl-E  
 备注 Mm5U`mB  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 Q3BLL`W~  
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6. 光栅的角度响应 $^vp'^uW>  
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 衍射特性的相关性 @)OnIQN~  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Q\o$**+{  
- 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。 u>,lf\Fgz  
- 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） 2AXF$YjY
 
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。
BN\fv,  
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[}A_uOGEP  
示例＃1：光栅物体的成像 QmH/yy3.%  
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1. 摘要 9Qt)m fqM  
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→ 查看完整应用使用案例 G
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2. 光栅配置与对准 ``(}4a  
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3. 光栅级次通道的选择 !sg%6H?}  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 tSEA999  
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1. 光栅配置和对准 -@%t"8  
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P<>[e9|  
→ 查看完整应用使用案例 y0scL7/  
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2. 基底处理 "2ZIoa!^  
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3. 谐振波导光栅的角响应 DgDSVFk ~  
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4. 谐振波导光栅的角响应 4|zd84g  
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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 `[X6#`<  
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1. 用于超短脉冲的光栅 xM%H~(  
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→ 查看完整应用使用案例 jZa25Z00  
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2. 设计和建模流程 ])N|[|$  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 <Cu'!h_nL  
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