[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 - :0{  
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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。 zmxrz[  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 vh~:{akR  
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 单光栅分析 3ee?B~Tun  
−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。 I oz rZ  
−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。 o9:GKc  
xCd9b:jG  
+C{ %pF  
 系统内的光栅建模 l|[8'*]r!  
#egP*{F   
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 c !ybz{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。 7x%0^~/n  
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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。 >o\[?QvP  
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3. 系统中的光栅对准 uxq!kF'Ls  
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 安装光栅堆栈 h<wF;g,  
−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）。 ms8PFu(f  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 NC 0H5  
 堆栈方向 SR#%gR_SC  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 w@
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 安装光栅堆栈 g5)f8k0+ t  
- 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）。 '\:?FQ C  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 P]Z}% 8^O  
 堆栈方向 `A\ !Gn?   
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 ^Slwg|t*~P  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 Riq5Au?*)  
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 横向位置 dG|srgk+  
−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。 ;bd\XHwMUP  
−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。 'M\ou}P  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 .E_`*[ 5=  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 39JLi~j,  
 通过组件定位选项。 )gNHD?4x  
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SvH=P!`+  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 S ~lw5  
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 单光栅分析 EX8:B.z`57  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 l[^bo/  
 系统内的光栅建模 `xkJ.,#Io  
- 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。 WK#lE&V3  
- 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。 muQ7sJ9 r  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 s&vOwPmV  
~K^Z4  
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J3Q.6e=7  
5. 光栅级次通道选择 G7C9FV bR  
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SDV} bN  
 方向 bt#=p7W  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 J?5O2n  
 衍射级次选择 `c{i+  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 ^zqz$G#  
- 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。 <acAc2  
 备注 $,icKa  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 4 !~JNO  
G <m{o  
Y&k'4Y%  
z]\0]i  
6. 光栅的角度响应 +(r8SnRX  
x!!:jL'L  
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 衍射特性的相关性 U,Z.MPQ  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 H"I|dK:  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 g9I2SdaJ  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） Czb@:l%sc  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 z-(dT  
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示例＃1：光栅物体的成像 X>F/0/  
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1. 摘要 n7X3aoVV  
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if:2sS9r  
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2. 光栅配置与对准 x1+8f2[  
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3. 光栅级次通道的选择 7Y@&&  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 h{J2CWJ  
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1. 光栅配置和对准 "]5]"F4]  
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→ 查看完整应用使用案例 tQz-tQg  
aQ]C`9k  
2. 基底处理 `<y2l94tL  
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3. 谐振波导光栅的角响应 `IkWS7|  
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M<~z=B#  
4. 谐振波导光栅的角响应 &`pd&U{S*  
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示例3：超短脉冲系统中偏振无关光栅的设计及其用法 JQi)6A?J  
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1. 用于超短脉冲的光栅 ~F+{P4%`<  
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→ 查看完整应用使用案例 [$;6LFs
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2. 设计和建模流程 L@t<%fy@  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 4}!riWR   
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