[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 zHX\h[0f  
R2sG'<0B0  
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。 i:0v6d
  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 1?FG3X 5  
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 单光栅分析 -GPJ,S V>  
−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。 iiIns.V  
−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。 :QGo -,6-  
+?o!"SJ  
EpMxq7*  
 系统内的光栅建模 Mp|Jt  
Y_:jc{?  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 %0C [v7\  
−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。 aX;>XL4  
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)0exGx+:  
nZ(]WPIN"  
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。 m.m6.  
qsep9z.  
3. 系统中的光栅对准
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Intuda7e1  
 安装光栅堆栈 ,X^3.ILz  
−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）。 1#,4P1"  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 s;OGb{H7  
 堆栈方向 r
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−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 M0fN[!*z  
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 安装光栅堆栈 T(?w}i  
- 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）。 ]|CcQ1#|H  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 m1pA]}Y/5o  
 堆栈方向 K'Ywv@  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 mufGv%U2  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 qhxMO[f  
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 横向位置 iN Oj@3x  
−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。 Q`9c/vPU  
−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。 MRt"#CO  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 =m2_:&@0x  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 (`dz37@*  
 通过组件定位选项。 KBB)xez8  
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ih0a#PB8  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 =;0-t\w!  
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 单光栅分析 *0>`XK$mWo  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 /Yy)=~t{  
 系统内的光栅建模 (a_bU5)  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 -4Hb]#*2  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 ~6t!)QATnp  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 w UxFE=ia  
-13}]Gls7Q  
%@vF%   
OK80-/8HI  
5. 光栅级次通道选择 'z8FU~oU  
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P_A@`eU0  
 方向 .b]sQ'  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 i`gM> q&  
 衍射级次选择 6NX#=A  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 (BLxK)0<"  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 ^_ch%3}Im  
 备注 Wm6qy6HR  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 J]TqH`MA  
^yPZ$Q  
O"'xAPQW  
lZ-U/$od  
6. 光栅的角度响应 h_(M#gG  
{nwoJ'-V  
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 衍射特性的相关性
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- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 .m]}Ba}J$  
- 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。 |)!f".`  
- 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） o+Jn
n"8  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 q|<B9Jk  
>O\+9T@  
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示例＃1：光栅物体的成像 u$R5Q{H_  
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1. 摘要 ni2#20L  
]Kq<U%x$  
<{cY2cx~3  
-E?:W`!  
→ 查看完整应用使用案例 ,)[9RgsE  
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2. 光栅配置与对准 sg7h&<Xx  
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_+By=B.'  
3. 光栅级次通道的选择 3cghg._  
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3l?|+sU>O  
1]:,Xa+|S  
示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 >"2jCR$/  
zTcz+3x  
1. 光栅配置和对准 |,,#DSe  
vm|u~Yd,s  
ht2Fie  
C!^A\T7p  
→ 查看完整应用使用案例 8s6[
-F5  
4uiq'-  
2. 基底处理 `'s_5Ek  
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A.r7 ks  
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3. 谐振波导光栅的角响应 }3: mn  
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qkhre3  
4. 谐振波导光栅的角响应 Em&3g  
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示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 &pzL}/u  
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1. 用于超短脉冲的光栅 1TTS@\  
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z|3v~,  
@LI;q  
→ 查看完整应用使用案例 @FIL4sb  
SOR\oZ7  
2. 设计和建模流程 7310'wc  
KuwhA-IL  
IQ<G.  
t,%m-dU  
3. 在不同的系统中光栅的交换 p?$N[-W6-  
G@DNV3Cc