[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 5B&;uY   
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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。 EL8NZ%:v:  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 SB5&A_tr  
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 单光栅分析 NzU,va N  
−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。 !-N6l6N  
−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。 ]J:1P`k.  
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wE@'ap#  
 系统内的光栅建模 rAs,X  
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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。 'v\L @"  
−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。 "Kc>dJ@W  
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G!Um,U/g  
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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。 $&<uT  
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3. 系统中的光栅对准 `ORECg)  
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 安装光栅堆栈 +,yK;^b  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 /Nr*`l  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 t=u Qb=  
 堆栈方向 ZR$'u%+g'  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 Gg~QAsks   
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 安装光栅堆栈 ZVbl88,(l  
- 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）。 wWSdTLX  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 _>=L>*  
 堆栈方向 ?UK|>9y}Z  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 7lS#f1E  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 *1 G>YH  
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 横向位置 w,O
,W[C  
−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。 xB@|LtdO9;  
−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。 RGn!{=  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 kN%MP6?J  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 gqR)IVk>%  
 通过组件定位选项。 2_ :n  
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R-Z~V  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 P
i Fm|  
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C-8qj>  
 单光栅分析 4;HJ;0-ps  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 (
ewe"N+  
 系统内的光栅建模 4J?t_)  
- 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。 -tnQCwq#  
- 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。 'S2bp4G  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 r?CI)Y;  
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oW^*l#v  
5. 光栅级次通道选择 @]qBF]6  
7@6g<"I  
2DB7+aZ*  
 方向 pGSai&  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。  49d@!  
 衍射级次选择 |A%<Z(  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 }gkM^*$:%  
- 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。 \`, [)`  
 备注 vsL[*OeI  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 tX!nsm1  
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6. 光栅的角度响应 y7S4d~&  
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RUr=fEH  
 衍射特性的相关性 $5L0.$Tj  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 lCF`*DM#  
- 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。 cpt<WK}  
- 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） __[xD\ES  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 `MEYd U1  
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示例＃1：光栅物体的成像 @$"L:1_  
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1. 摘要 AH4EtZC=W  
JbO ~n )%x  
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→ 查看完整应用使用案例 ~^^ NHq  
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2. 光栅配置与对准 uY< H#k  
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3. 光栅级次通道的选择 ]O{u tm  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 $|KaBx1  
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1. 光栅配置和对准 Jti(b*~  
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→ 查看完整应用使用案例 Px5t,5xT8  
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2. 基底处理 7n)&FXK`  
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3. 谐振波导光栅的角响应 WxbsD S;  
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4. 谐振波导光栅的角响应 [oc~iDx%W  
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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 5&CDHc7Oj  
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1. 用于超短脉冲的光栅 Io2mWvu?5  
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→ 查看完整应用使用案例 RV-hIdAU  
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2. 设计和建模流程 -Uo?WXP]B'  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 v_PdOp[ k  
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