[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 R&QT  'i  
-h_v(s2  
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。 ]~P?  
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Fmu R(f=  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 [D)A+  
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 单光栅分析 2g$Wv :E3  
−通过主窗口“光栅”菜单，可以进入仅针对光栅的特殊评估环境。 Y5 dt?a  
−它有助于分析和可视化光栅的衍射特性，例如衍射角度和效率。 &~&i >  
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}Z6/b _kV  
 系统内的光栅建模 w-2]69$k  
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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。 S92Dvw?  
−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。 F ;D_zo?  
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4c% :?H@2  
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。 .28*vkH%C=  
QNo}nl/N  
3. 系统中的光栅对准 b?$3jOtW  
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 安装光栅堆栈 (xTHin$  
−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）。 ,]d}pJ}PX`  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 mF1oY[xa_  
 堆栈方向 =Yfs=+O  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 K(p1+GHC  
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 安装光栅堆栈 Np<Aak  
- 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）。 k@2gw]y"  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 82<L07fB  
 堆栈方向 FD*y[A ?  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 ':,LZ A8A  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 wFvilF V  
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 横向位置 ;f><;X~KX  
−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。 Ymw
Va s  
−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。 vfjIpg%i  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节 ]X5*e'  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 .D)}MyKnu  
 通过组件定位选项。 z TK  
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4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 YZk&'w  
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 单光栅分析 t5_`q(:  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 f`cz@  
 系统内的光栅建模 XBc+_=)$  
- 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。 }YjSv^  
- 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。 ]}B&-Yp  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 ;gc2vDMv  
r*g _  
e7;]+pN]J  
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5. 光栅级次通道选择 '!0CwZ 7  
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 方向 Z+}SM]m  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 0'~?u'  
 衍射级次选择 D|S)/o6  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 6Q`ce!~$  
- 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。 *rbayH  
 备注 u Qj#U m8  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 7#&sG  
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^TjFR*S'E  
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6. 光栅的角度响应 X6;aF;"5  
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 衍射特性的相关性 t_N `e(V  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 J]N}8 0  
- 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。 Q-0[l/A}
a  
- 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） @s/ qOq?  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 b:
JOR@O  
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示例＃1：光栅物体的成像 rfZA21y{?  
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1. 摘要 nYe}d!  
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→ 查看完整应用使用案例 zf!c  
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2. 光栅配置与对准 N+tS:$V  
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3. 光栅级次通道的选择 w"e2}iE7  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 p<jr&zVEc>  
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1. 光栅配置和对准 aJF`rLm  
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→ 查看完整应用使用案例 [q@%)F  
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2. 基底处理 ovohl<o\  
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3. 谐振波导光栅的角响应 dO@iq^9-  
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a$GKrc,z  
4. 谐振波导光栅的角响应 oMPQkj;  
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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 v\Hyu1;8  
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1. 用于超短脉冲的光栅 {x:IsQZ  
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→ 查看完整应用使用案例 +M*a.ra0OF  
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2. 设计和建模流程 D.!4i.)8}  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 EkX6> mo  
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