[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 JYjc^m  
sR PQr?  
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。 rA<J^dX=C  
oU3gy[wF;b  
u]B b^[  
vr47PM2al  
2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 P/~dY  
~qb?#IY]`  
 单光栅分析 Jt8M;Yk  
−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。 oKSW:A  
−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。 yT3K 2A  
`$ bQ8$+Ci  
)I<VH+6  
 系统内的光栅建模 .ZQXY%g  
Zq1> M'V;  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Rbm+V{EF&  
−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。 /Y\q&}  
G@ybx[_[@  
z}5'TV=^  
;ACeY  
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。 xop\W4s_  
_jkJw2+s\  
3. 系统中的光栅对准 .*FlB>1jy  
cP/(h  
,V4pFQzL  
 安装光栅堆栈 $3#oA.~R/  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 Jl"DMUy[kW  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 e!i.u
'z  
 堆栈方向 NFIFCy!  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 \hzx?  
Pd  6  
#2.C$  
r Z5eXew6  
?K}KSJ6_  
 安装光栅堆栈 P#A|Pn<p  
- 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）。 Dh
g/>@tw  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 )[sSCt]  
 堆栈方向 Pt;\]?LVrD  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 +xmZK<{<  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 4f0dc\$  
f'Xz4;  
DUm/0q&  
XnvaT(k7Y  
nDchLVw  
 横向位置 ~>$(5s2  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 v#sx9$K T  
−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。  93`  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 ?~VevD  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 V
KrKA71Z~  
 通过组件定位选项。 VxAR,a1+n  
{24Pv#ZG#^  
3^&pb  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 s{j3F  
:\1&5Pm]  
gwF@'Uu  
 单光栅分析 /%N~$ &wW  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 [c6_6q As  
 系统内的光栅建模 7 ~ Bo*UM  
- 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。 L'h'm{i  
- 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。  6Ue6b$xE  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 C[$<7Mi|;  
8c$IsvJg  
*JOv  
g(;ejKSR  
5. 光栅级次通道选择 Z=sAR(n}~  
mKq9mA"(E  
<~8W>Y\m  
 方向 K<_H`k*x
 
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 L,X6L @Q  
 衍射级次选择 -XY]WWlq  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ,9M \`6  
- 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。 pK1(AV'L  
 备注 o_$r*Z|HG  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 +Q_Gm3^  
@fYA{-ZC  
~d5{Q?T)  
eZJOI1wNp  
6. 光栅的角度响应 @o^sp|k !  
If#7SF)n'  
XJ NKM~
 
 衍射特性的相关性 {5z?5i ?D  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 q{JD]A:  
- 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。 \1B*iW  
- 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） da^9Fb  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 F;NZJEy  
YvHn~gNPhs  
SO&;]YO  
b
o"I:)n;  
示例＃1：光栅物体的成像 BR%:`uiQ<  
6$5M^3$-  
1. 摘要 `4p
9K  
Zj<T#4?8  
Gsh2  
Mo<p+*8u:  
→ 查看完整应用使用案例 4'8.f5  
nb!m>0*/  
2. 光栅配置与对准 e O}mZN  
Fu><lN7  
tr}$82Po  
*ZEs5`x  
5m3sjcp_  
6a!X`%N=  
TPzoU" qh  
3. 光栅级次通道的选择 Te/)[I'Tn  
%qv7;E2C  
0nd<6S+fs  
- |'wDf?H  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 vNt2s)J$  
[)=FZ
F6kG  
1. 光栅配置和对准 E0PBdiD6hs  
_[7uLWyC
9  
&pAT  
*\>2DUu\`  
→ 查看完整应用使用案例 x/<.?[A  
s_8!x  
2. 基底处理 \#}%E h b  
wDG4rN9x  
sOW|TN>y\  
] ge-b\  
3. 谐振波导光栅的角响应 kgu+q\?  
b
+_E)4  
/P%:u0fX,  
VQ;=-95P  
4. 谐振波导光栅的角响应 >4E,_`3N  
V]2z5u_q  
Sm,$~~iq}  
]=3O,\  
示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 zkOgL9 (_8  
}ie]7N6;  
1. 用于超短脉冲的光栅 .,,73"  
U8mu<
)  
]gW J,  
1d"P) 3dQ  
→ 查看完整应用使用案例 Id0F2 [  
GSH{1VS_b  
2. 设计和建模流程 |<0@RCgM  
Fqv5WoYVf  
/~[R u  
;~J~
g
#  
3. 在不同的系统中光栅的交换 wGH@I_cy>  
ZJ(!jc$"*%