[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 jRG\C=&(x  
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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。 6!B^xm.R@  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 M{xVkXc>  
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 单光栅分析 irsfJUr[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。 8*yo7q&  
−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。 sc8DY!|OYN  
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 系统内的光栅建模 =#(0)p$EC  
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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。 h.V]fS
 
−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。 HmExfW  
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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。 &$c5~9p\B  
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3. 系统中的光栅对准 <jUrE[x  

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 安装光栅堆栈 #%^\\|'z  
−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）。 nlzW.OLM  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 ejklpa ./  
 堆栈方向 A)Qh  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 3@)obb  
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 安装光栅堆栈 v**z$5x9  
- 为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 W|dpFh`  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 yI8m%g%  
 堆栈方向 mz\NFC<  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 ZBX  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 XDk'2ycv  
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 横向位置 AkrTfi4hC  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 5`{vE4A]q  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 pI7Ssvi^  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 M8';%=@  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 u7;`4P:o@  
 通过组件定位选项。 u#`+[AC`  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 NZLXN  
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 单光栅分析 :l+_ja&o  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 ]gu1#  
 系统内的光栅建模 #{!O,`qD  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 eZg$AOpU  
- 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。 BhKO_wQ?:J  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ~,ynJ]_aJB  
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5. 光栅级次通道选择 (ZV;$N-t  
->\N_|_  
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 方向 +?;j&p  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。
_J,xT  
 衍射级次选择 o{V#f_o  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 14H'!$  
- 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。 R"*R99  
 备注 -vV'Lw(  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 `(!NYx  
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6. 光栅的角度响应 !z MDP/V  
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 衍射特性的相关性 I!0JG`&  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 p1D()-  
- 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。 O)uOUB  
- 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） !hCS#'  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 lkA^\+
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示例＃1：光栅物体的成像 DLi?'K3t  
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1. 摘要 'T7x@a`b)  
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→ 查看完整应用使用案例  H4:ZTl_$  
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2. 光栅配置与对准 Nb;H`<JP  
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3. 光栅级次通道的选择 p@ygne4  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 LjaGyj>)  
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1. 光栅配置和对准 8>NwCjN  
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→ 查看完整应用使用案例 r_U>VT^E:  
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2. 基底处理 NTmi 2c  
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3. 谐振波导光栅的角响应 %=Tr^{i  
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4. 谐振波导光栅的角响应 p[v#EyoC  
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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 M#,Q ^rH#  
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1. 用于超短脉冲的光栅 x83a!9  
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→ 查看完整应用使用案例 U \oy8FZ  
KE}H&1PjU  
2. 设计和建模流程 x,8<tSW)Z  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 x_MJJ(q8g  
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