[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 QZlUUj\   
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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。 { SfU!  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 Jj " {r{  
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 单光栅分析 j66@E\dN  
−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。 <G>PPf}  
−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。 *"ShE=\p  
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 系统内的光栅建模 w(D9'  
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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。 UwU]l17~  
−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。 9m6j?CFG}  
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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。 Fn,|J[sC  
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3. 系统中的光栅对准 WQx;tX  
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 安装光栅堆栈 R.N*G]K5  
−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）。 %*OJRL`  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 i"xDQ$0G6  
 堆栈方向 7W"menw  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 bSLj-vp  
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 安装光栅堆栈 vEGK{rMA  
- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 R`q!~8u  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。  Dfia=1A  
 堆栈方向 3;:V1_JA  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 U5"OhI  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 &v,p_'k  
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 横向位置 9 NQq=@  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 wjOAgOC  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 +ctv]'P_  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 #1@~w}Dh  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 /&7Yi_]r  
 通过组件定位选项。 6l'y  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 >N-%  
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 单光栅分析 8[;oUVb
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- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 2]=I'U<E!  
 系统内的光栅建模 C&kl*nO  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 ton`ji\^  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 N1~$ +  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 nX%'o`f  
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5. 光栅级次通道选择 *J5RueUG  
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 方向 n5*7~K"C  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 -oBas4J  
 衍射级次选择 +t4m\/y  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 :<k|u!b}y  
- 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。 Eu.qA9,@U  
 备注 +|)1_NK  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 } <4[(N  
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6. 光栅的角度响应 O&iYGREO  
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 衍射特性的相关性 h\*rv5\M  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 ,9wenr  
- 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。 cjC6\.+l3  
- 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） <<5 :zlb  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 %yM' Z[-  
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示例＃1：光栅物体的成像 &d3'{~:  
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1. 摘要 XW_xNkpL5c  
Bi:wP/>v  
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→ 查看完整应用使用案例 8~(+[[TQ@  
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2. 光栅配置与对准 G4%M$LJh  
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o/ g+Z  
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3. 光栅级次通道的选择 _q$LrAT  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 n
 vpPmc  
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1. 光栅配置和对准 b}&7~4zw  
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→ 查看完整应用使用案例 QB3d7e)8>  
5 (21gW9  
2. 基底处理 Q@W|GOH3  
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3. 谐振波导光栅的角响应 RTgA[O4J  
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kV:FJx0xP  
4. 谐振波导光栅的角响应 r]JC~{  
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Q_]!an(  
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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 /x:(SR2,  
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1. 用于超短脉冲的光栅 <qq'h  
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BsK|:MM]  
→ 查看完整应用使用案例 ;Up'~BP(  
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2. 设计和建模流程 8>VI$   
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3. 在不同的系统中光栅的交换 pqH( Tbjq  
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