[技术]光学系统中的光栅建模——实例讨论 [复制链接]

1. 摘要 EB29vHAt~  
R0hctT1j  
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。 `J=1&ae{  
O{B e )E~  
aO^:dl5  
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2. VirtualLab Fusion中的光栅建模——概述 l\=-+'Y  
-#S)}NEn  
 单光栅分析 C7jc6(>m  
−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。 pg?i
F1  
−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。 te\h?H  
D-o7yc"K  
hM36QOdm  
 系统内的光栅建模 jI{~s]Q  
Tn@UX(^,  
−在常规光学设置中，可以将光栅组件插入系统的任何位置。 {KU.  
−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。 X@yr$3vC  
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K{zCp6  
两种建模方法通常可以一起使用，如先优化光栅结构本身，然后将其插入系统。 ?}=-eJ(7e  
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3. 系统中的光栅对准 %l
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 安装光栅堆栈 C?[a3rNH(  
−为了描述系统内的光栅，光栅堆栈始终固定在参考表面上（仅平面）。 ?y>Y$-v/C  
−参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 uOG-IHuF  
 堆栈方向 %R.xS} Q  
−可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈 SY$J+YBLM  
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C@y}*XV[b  
 安装光栅堆栈 (Pk"NEP  
- 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）。 Ue{vg$5||  
- 参考面在3D系统视图中可视化，并有助于对齐光栅。 })
o~E  
 堆栈方向 kfqpI  
- 可以在参考表面的正面或背面安装光栅堆栈。 mFqSD  
- 更改此选项时，必须注意嵌入介质设置。 t_I\P.aMA  
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zd*3R+>U'>  
XOysgX0g  
* MSBjH|  
 横向位置 9^ >M>f"  
−对系统中的一般场与光栅的相互作用进行建模时，必须考虑光栅的横向位置。 fJ)N:q`  
−例如，激光束（紧密地）聚焦在线性光栅的带状结构或者气隙上，效果可能会大不相同。 =
y<">-  
−光栅的横向位置可通过一下选项调节
0T9@,scY  
 在堆栈设置中（不同光栅选项可能有所不同）或 a>wfhmr  
 通过组件定位选项。
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U,Z"G1^  
4. 基底、菲涅耳损耗和衍射角的处理 XYqpI/s  
O!+nF]V4f  
Yz&*PPx  
 单光栅分析 4meidKw]  
- 通常，衍射效率的计算通常忽略基底的影响。 K
-J|/eB  
 系统内的光栅建模 ="uKWt6n'  
- 但是，任何现实的光栅结构都放置在基底上，使用平面组件及它们之间的自由空间对其进行建模。 {8^Gs^c c  
- 平面建模考虑了菲涅耳损耗，但不与光栅叠层的FMM计算耦合。 V19e>  
- 它还有助于处理不同介质中的衍射角。 I86e&"40  
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8  
5. 光栅级次通道选择 cI*KRC
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cPpu  
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 方向 %&^Q(f  
- 输入场可从正面或背面照射光栅，并可反射或透射。 Vh"MKJ'R^  
 衍射级次选择 Kx
O/]  
- 对于方向组合，可能会有多个衍射级。 I3Lg?bZ  
- 并非总是需要考虑所有衍射级，建议仅使用感兴趣的衍射级。 <jbj/Q )"  
 备注 NH'1rt(w  
- 在FMM计算中，光栅级次通道的选择对衍射级次数没有影响 NTqo`VWe  
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6. 光栅的角度响应 \,>_c  
c{1V.  
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 衍射特性的相关性 mJ)tHv"7  
- 对于给定的光栅，其衍射特性与入射场相关。 o_iEkn  
- 对于不同的波长/偏振，衍射效率也不同，并且对于不同的入射角，衍射效率也不相同。 12idM*  
- 为了解决与角度有关的衍射行为，可能需要指定k域中的采样点（等效于角度空间） C&=x3Cz  
- 对于给定的输入场，VirtualLab Fusion自动确定角度范围。 ecn}
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N<9w{zIK(  
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示例＃1：光栅物体的成像 ./$ <J6-J  
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1. 摘要 KwS`3 6:  
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→ 查看完整应用使用案例  ylk{!  
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2. 光栅配置与对准 ^w>&?A'!  
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3. 光栅级次通道的选择 ASR-a't6  
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示例2：波导谐振光栅的角灵敏度测试 29%=:*R$  
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1. 光栅配置和对准 ~]&B>q  
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z OtkC3hY  
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→ 查看完整应用使用案例 sc%dh?m7  
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2. 基底处理 `mrCu>7  
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3. 谐振波导光栅的角响应 Q\|18wkW  
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4. 谐振波导光栅的角响应 5C B%=iL{  
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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 c}%es=@  
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1. 用于超短脉冲的光栅 ^#;RLSv   
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→ 查看完整应用使用案例 as(*B-_n~  
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2. 设计和建模流程 3T1P$E" m  
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3. 在不同的系统中光栅的交换 @V$I?iXV  
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