[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 e$}x;&cQ  
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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。 $x#0m  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 'M+iw:R__  
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 单光栅分析 ,\ [R\s  
−通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 Q{1Q w'+@  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 Ey7SQb  
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P0,@#M&  
 系统内的光栅建模 Y@N-q   
( `T;nz  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 ?o307r  
−这样可以对系统内的光栅进行建模，从而在考虑光栅可能产生的影响的情况下评估系统性能。 g.$a]pZz  
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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。 OOJg%y*H  
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3. 系统中的光栅对准 \2F{r<A\@  
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 安装光栅堆栈 !c+,OU[  
−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）。 tP/0_^m  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 h$
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 堆栈方向 i
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−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 jNRR=0  
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 安装光栅堆栈 2Iv&XxSo  
- 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）。 hc#LniR3$  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 &d}1)?  
 堆栈方向 X+6`]]  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 mmSC0F  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 {"f4oK{w  
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 横向位置 b2rlj6d  
−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。 n[|*[II  
−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。 Gs`[\<;LI  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 H{yUKZH*  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 I$yFCdXr  
 通过组件定位选项。 e'"2yA8dh"  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 (^),G-]  
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 单光栅分析 0<ze'FbV]  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 K;uO<{a)r  
 系统内的光栅建模 R*S9[fqC[  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 3:H[S_q  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 v*Dz4K#  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。
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5. 光栅级次通道选择 ([g[\c,H  
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 方向 3rdrNc  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 V= wWY*C  
 衍射级次选择 {e35O(Y  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ?**9hu\BG  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 o54/r#~fi  
 备注 H^TU?vz} <  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 W%&gvZre.  
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6. 光栅的角度响应 fpPB_P{Ua  
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 衍射特性的相关性 :abpht  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 \3bT0^7B  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 NsJ]Tp5!  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） xGkc_  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 6P$jMjs  
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示例＃1：光栅物体的成像 f,(@K%  
E*"-U!?)l2  
1. 摘要 ;t xW\iy%Z  
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Y2!P!u+Q  
→ 查看完整应用使用案例 \D5_g8m:  
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2. 光栅配置与对准 #qcF2&a%  
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3. 光栅级次通道的选择 M>rertUR  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 %;ZDw@_<  
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1. 光栅配置和对准 ]vQU(@+I  
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→ 查看完整应用使用案例 "t>WM  
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2. 基底处理 ;kLp}CqV  
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3. 谐振波导光栅的角响应 `]$H\gNI[8  
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4. 谐振波导光栅的角响应 rXF=/  
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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 <=g
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1. 用于超短脉冲的光栅 g7`uWAxZa  
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→ 查看完整应用使用案例 'U{6LSaCb  
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2. 设计和建模流程 Zoyo:vv&  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 /e50&
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