[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 P3N f<  
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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。 %Cm4a49FNi  

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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 9N-mIGJ
 
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 单光栅分析 >0~y"~M  
−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。 5@Rf]'1B0  
−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。 wdp4-*  
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 系统内的光栅建模 irrQ$N}   
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−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 s<^UAdLnl  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 )|2g#hH5  
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两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 3 vE;s"/  
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3. 系统中的光栅对准 ,9q5jOnk  
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 安装光栅堆栈 3pl.<;9r  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 |n* I}w^  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 =(@J+Ou  
 堆栈方向 *UEo&B2+  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 *jDzh;H!w  
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 安装光栅堆栈 bC"#.e  
- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 UG1^G07s  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 r)h+pga5^E  
 堆栈方向 IWKQU/l!  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 o2Z# 5-  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 g3"`b)M  
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 横向位置 "z7.i{  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 6i>xCb  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 (}c}=V  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 `)K1[&  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 ? NVN&zD]  
 通过组件定位选项。 n802!d+Tn  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 X@jml$;$  
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 单光栅分析 .pG_j]  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 Ns&SZO  
 系统内的光栅建模 >_tn7Z0L  
- 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。 s6!aGZ  
- 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。 3kQ
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- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 )I`B+c:  
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5. 光栅级次通道选择 Y+j|T`d  
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 方向 XG_lyx%:E  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 * UBU?  
 衍射级次选择 |)yO]pB:  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 IQY\L@"  
- 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。 1;g>?18@  
 备注 '}]w=2Lf  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 &P,8)YA  
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6. 光栅的角度响应 ,Cde5A{K  
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 衍射特性的相关性 Y|>y]x  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 7n}J}8Y*U2  
- 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。 jh2D9h  
- 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） 1kvBQ1+  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ->$Do$  
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示例＃1：光栅物体的成像 U''/y\Z  
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1. 摘要 m".8-
 
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rp+&ax}Wh  
→ 查看完整应用使用案例 iO>2#p8$NR  
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2. 光栅配置与对准 ~UEft  
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3. 光栅级次通道的选择 nV@k}IJg:?  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 n2Q~fx<6%  
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1. 光栅配置和对准 pmv;M`_|R  
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→ 查看完整应用使用案例 
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2. 基底处理 xf_NHKZ)  
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3. 谐振波导光栅的角响应 Lf4c[[@%gd  
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4. 谐振波导光栅的角响应 x_GD  
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示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 \Z{
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1. 用于超短脉冲的光栅 w@ALl#z;}  
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→ 查看完整应用使用案例 +*Y/+.4WE$  
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2. 设计和建模流程 w~{NNK;"j  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 !VBl/ aU@  
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