[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 OC_+("N  
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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。 h){0rX@:&  
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C/q'=:H;  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 &yct!YOB2  
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 单光栅分析 `68@+|#  
−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。 oK9( /v  
−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。 :,3C 0T3r  
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 系统内的光栅建模 xzdf^Ce  
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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。 _mj,u64  
−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。 z{8bvuE  
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)Oq|amvC  
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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。 N+9VYH"*  
Mc?Qx  
3. 系统中的光栅对准 ]MqMQLG0t  
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 安装光栅堆栈 ntu5{L'8  
−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）。 )1Y{Q Y}l  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 %@<8<6&q  
 堆栈方向 VRVO-Sk  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 |O{m2Fi  
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 安装光栅堆栈 I:E`PZ  
- 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）。 T"(&b~m2b4  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 1m'k|Ka  
 堆栈方向 6{@w="VT  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 L\37xJo  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 '<gI8W</  
1ufp qqk  
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 横向位置 L{#IT.  
−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。 ; 8_{e3s  
−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。 3BzNi'  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 O24m;oHM  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 bpOYHc6,*`  
 通过组件定位选项。  |{&{  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 UI0(=>L  
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 单光栅分析 Z EQ@IS:Y  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 XP`Nf)3{Yd  
 系统内的光栅建模 fPU`/6  
- 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。 S\^Pha 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。 >|J`s~?  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 hMa]B*o/-  
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5. 光栅级次通道选择 J;S (>c  
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 方向 4M^=nae  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 s'3 s^Dd  
 衍射级次选择 @MoKWfc  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 T!uM+6|Y  
- 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。 .7^c@i[  
 备注 M|VyV(f  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 JX<)EZ!F  
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6. 光栅的角度响应 UJ%R   
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 衍射特性的相关性 ;:iY)}  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 %]\kgRr  
- 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。 __uA}fZp  
- 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） 9q)Kfz  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 SQ@y;|(  
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示例＃1：光栅物体的成像 {vs uPY  
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1. 摘要 PYQ;``~x  
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r=Gks=NX"  
9y6-/H ,  
→ 查看完整应用使用案例 "7U4'Y:E  
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2. 光栅配置与对准 PYiU_  
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3. 光栅级次通道的选择 {SOr#{1z*  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 v>:Ur}u!D  
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1. 光栅配置和对准 i6R~`0>Q  
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→ 查看完整应用使用案例 RW|`nL  
6wPaJbRtaM  
2. 基底处理 :Hn6b$Vy8  
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{mm)ay|M  
w+C7BPV&  
3. 谐振波导光栅的角响应 Gp1?iX?ml  
63^O|y\W8  
vV6<^W:9F  
4Fa~Aog  
4. 谐振波导光栅的角响应 %!]@J[*1  
E8!e:l =Q  
B+Rm>^CBm  
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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 $}RJ,%~'x  
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1. 用于超短脉冲的光栅 2-&k^Gl!:  
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→ 查看完整应用使用案例 |"?M1*g  
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2. 设计和建模流程 6TYY UM"&  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 ~:0sk"t$1  
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