[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 "kU>~~y,  
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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。
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 yz8-&4YRNd  
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 单光栅分析 u8^Y,LN  
−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。 OH0S2?,{>  
−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。 ;Na^]32  
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5^b i 7J  
 系统内的光栅建模 e& p_f<  
l 4!kxXf-<  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 Ut]2`8-  
−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。 sRi?]9JIl  
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A*a7\id!y  
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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。 ^Wif!u/HM  
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3. 系统中的光栅对准 3mk=ZWwv  
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Q,D0kS P  
 安装光栅堆栈 ';&0~[R[  
−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）。 r}ZLf  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 RzpC1nd  
 堆栈方向 m5)EQE}gPp  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 UOw~rK   
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 安装光栅堆栈 C/CN '  
- 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）。 ax<g0=^R  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 }iD$4\ L  
 堆栈方向 M8\G>0Hc6  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 HmhU
c,EC  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 "EN98^ Sl  
3b+7^0frY#  
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 横向位置 _t$lcOT  
−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。 3aEt>x  
−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。 1a5?)D  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 03~+-h&n  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 Ok*VQKyDLH  
 通过组件定位选项。 'uPxEu4 >4  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 `oB'(  
Uy(vELB  
B"7$!Co  
 单光栅分析 |)28=Z|Z  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 A,3@j@bdy  
 系统内的光栅建模 ^?E^']H)5u  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 _2]e1_=  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 g!p+rq_f  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 c zZrP"  
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5. 光栅级次通道选择 | \AbL!u  
-;l`hRW  
M7`UoTc+>d  
 方向 aw%>YrJ  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 5JQd)[Im  
 衍射级次选择 oN.Mra]D  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 g ^D)x[  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 x%b]ea  
 备注 CHQ{+?#  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 ^ze@#Cp  
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6. 光栅的角度响应  <'g0il  
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 衍射特性的相关性 j)6@q@P/  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 Q.j-C}a  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 M3hy5j(b  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） sL!;hKK  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 &@mvw=d  
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示例＃1：光栅物体的成像 j zxf"X-  
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1. 摘要 (Q}PeKM?jq  
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→ 查看完整应用使用案例 `77;MGg*  
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2. 光栅配置与对准 !1ie:z>s  
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3. 光栅级次通道的选择 !nP8ysB  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 -~rr<D\  
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1. 光栅配置和对准 ?X8K$g  
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→ 查看完整应用使用案例 b&U5VA0=1  
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2. 基底处理 IkE'_F  
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3. 谐振波导光栅的角响应 mCEKEX  
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4. 谐振波导光栅的角响应 S7\|/h:4  
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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 H|(*$!~e  
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1. 用于超短脉冲的光栅 #nMP(ShK  
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→ 查看完整应用使用案例 \fQgiX  
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2. 设计和建模流程 a*$1la'Uf  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 ;M(ehX   
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