[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要  3P/T`)V  
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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。 <_MQC  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 =,-80WNsX  
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 单光栅分析 3z: rUhA  
−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。 +n9&q#ah  
−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。 FHM^x2  
j]J2,J  
X =S;8=N  
 系统内的光栅建模 n_v c}ame  
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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。 bEbO){Fe  
−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。 /j -LW1:N  
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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。 5#d"]7  
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3. 系统中的光栅对准 |Uy hH^  
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 安装光栅堆栈 %Iv+Y$'3B  
−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）。 3`#sXt9C  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 !i_5XcH  
 堆栈方向 4OCz:t  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Ca+d ?IS  
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 安装光栅堆栈 8 gOK?>'9  
- 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）。 bvEk.~tC'  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 OD>-^W t;%  
 堆栈方向 ]t0?,q.$7  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 D6bCC; h=  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 2c0eh-Gf  
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 横向位置 9AB~*;U  
−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。 ixiRFBUcF~  
−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。 HW.S~eLw*  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 zd#qBj]g  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 |V!A!tB  
 通过组件定位选项。 5I T'u3V  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 zRvYN  
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 单光栅分析 B+zq!+ HJ  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 pPQ]#v  
 系统内的光栅建模 woR((K] #G  
- 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。 oH6(Lq'q  
- 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。 (nBJ,v)  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 !S(jT?'w  
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5. 光栅级次通道选择 uT;Qo{G^  
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 方向 H7qda'%>  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Mv4JF(,S  
 衍射级次选择 J=4S\0Z*  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 Y 3KCIL9
 
- 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。 "]MF =-v  
 备注 wy) Frg  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 %K ]u"  
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6. 光栅的角度响应 !7%L%~z^  
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 衍射特性的相关性 o`RTvGXk  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 dC,F?^  
- 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。 |
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- 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） 1q\U (^  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 83T
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示例＃1：光栅物体的成像 f0wQn09  
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1. 摘要 zhN'@Wj'_  
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d(To)ly.  
→ 查看完整应用使用案例 2@e<II2ha8  
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2. 光栅配置与对准 R )?8A\<E  
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3. 光栅级次通道的选择 n
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 :Z=A,G  
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1. 光栅配置和对准 t5eux&C  
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→ 查看完整应用使用案例 VK?,8Y  
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2. 基底处理 RqcX_x(p  
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3. 谐振波导光栅的角响应 Sf*VkH  
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4. 谐振波导光栅的角响应 pu`|HaQaE  
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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 1~5={eI  
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1. 用于超短脉冲的光栅 lWOB!l  
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→ 查看完整应用使用案例 b5H[~8mf  
B>~E6j7[Mp  
2. 设计和建模流程 A?6b)B/e?  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 <pPI:D@G  
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