光柵
關注創建者：320科技工作室 創建時間：2020-05-07
光柵的視頻教程
MCGrating 光柵設計軟件
軟件具有直觀的可視化界面，可設計各種光柵結構：方波全息光柵，閃耀光柵，正弦、梯形、三角形、三點折線式及其它許多結構光柵等。包含衍射光柵、結構、衍射光學元件、光伏系統和光譜光柵。光柵的特征尺寸可以從納米到毫米量級。同時可以計算衍射效率、近場、偏振、反射、透射以及內部場。全息光柵、布拉格光柵、表面光柵、光子晶體、衍射光束分束器、偏光器、抗反射各種定制特性可以使用戶分析和優化用戶自定義結構的光柵。
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PCGrate 光柵設計軟件
光柵工作區域設置： 選擇光源形狀，設置光源的尺寸和位置（高度）； 選擇光柵的形狀（此案例為球面），設置經/緯面數（如圖所示，即OX軸 & OZ軸上的面數），輸入光柵參數（球面的曲率半徑）。 歡迎留言獲取完整版文字解說，關注武漢墨光公眾號及視頻號查看更多軟件信息
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添加布拉格光柵傳感器到經典數據采集系統
添加布拉格光柵傳感器到經典數據采集系統 添加布拉格光柵傳感器到經典數據采集系統（免費） 【已結束】 直播時間：5月18日 14:00 適用人群：汽車、軌道交通、風機、土木工程等行業，從事產品測試、大型結構監測和維護的從業人員，相關測試設備從業人員，以及相關研究機構和院校師生等。
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光柵的實例教程
光柵界面/堆棧可以添加到這個區域內。為了在區域內簡便地定義光柵的方向，可以使用兩個角度：“指向（關于z軸旋轉）”和“關于y軸旋轉180?”。這個用例展示了如何設置這兩個角度去控制某個區域內光柵的方向。目前僅在Waveguide工具箱中支持光柵區域的設置。
建模任務
?在一個表面的光柵區域中定義光柵方向，使用了“
─指向（關于z軸旋轉），使用鋸齒光柵說明。
─關于y軸旋轉180?，使用矩形光柵說明。
示例
通過設置光柵和界面的坐標系的關系，可以定義界面上的光柵方向。
─藍色坐標系代表光柵坐標系，黑色坐標系代表界面坐標系。
─通過設置指向（關于z軸旋轉）（Orientation (Rotation about z-Axis)）和關于y軸旋轉180?（Rotation about y-Axis by 180?），在界面坐標系中，光柵坐標系進行了旋轉。
─我們還將在遠離光柵的探測器平面中顯示衍射階數，以給出光柵方向。
關于z軸旋轉的圖示
使用鋸齒光柵說明指向（關于z軸旋轉）（Orientation (Rotation about z-Axis)）。
光柵關于y軸是非對稱的，所以+1st和-1st階的衍射效率并不是對稱的。所以，我們可以很容易地從檢測到的衍射階數看到光柵旋轉引起的效果。
指向（關于z軸旋轉）:0°
注意：默認坐標系的所有基本矢量（x，y，z矢量）完全相同。
指向（關于z軸旋轉）: 30°
注意：方向角度的定義為：
─關于界面坐標軸。
─逆時針方向。
展開 光柵界面/堆棧可以添加到這個區域內。為了在區域內簡便地定義光柵的方向，可以使用兩個角度：“指向（關于z軸旋轉）”和“關于y軸旋轉180?”。這個用例展示了如何設置這兩個角度去控制某個區域內光柵的方向。目前僅在Waveguide工具箱中支持光柵區域的設置。
建模任務
? 在一個表面的光柵區域中定義光柵方向，使用了“
─ 指向（關于z軸旋轉），使用鋸齒光柵說明。
─ 關于y軸旋轉180?，使用矩形光柵說明。
示例
通過設置光柵和界面的坐標系的關系，可以定義界面上的光柵方向。
─ 藍色坐標系代表光柵坐標系，黑色坐標系代表界面坐標系。
─ 通過設置指向（關于z軸旋轉）（Orientation (Rotation about z-Axis)）和關于y軸旋轉180?（Rotation about y-Axis by 180?），在界面坐標系中，光柵坐標系進行了旋轉。
─ 我們還將在遠離光柵的探測器平面中顯示衍射階數，以給出光柵方向。
關于z軸旋轉的圖示
使用鋸齒光柵說明指向（關于z軸旋轉）（Orientation (Rotation about z-Axis)）。
光柵關于y軸是非對稱的，所以+1st和-1st階的衍射效率并不是對稱的。所以，我們可以很容易地從檢測到的衍射階數看到光柵旋轉引起的效果。
指向（關于z軸旋轉）:0°
注意：默認坐標系的所有基本矢量（x，y，z矢量）完全相同。
指向（關于z軸旋轉）: 30°
注意：方向角度的定義為：
─ 關于界面坐標軸。
─ 逆時針方向。
展開 4.打開足跡和光柵分析工具并設置光學裝置
5.足跡和光柵分析工具
6.光柵參數和相關范圍的選擇
?可以同時改變一個或兩個光柵參數。
?參數空間的采樣可以相對粗略，因為隨后將在計算點之間應用插值技術。
?該表列出了光柵的所有可用參數。對于在一個區域內引入調制光柵參數，不允許使用改變光路的參數（如周期等）。
7.查找表的計算
在配置所需的光柵參數變化后，可以通過單擊計算查找表來計算生成的光柵特性并將其存儲在查找表中。
查找表是針對在足跡和光柵分析工具的第一步中確定的光柵參數和 FOV 模式的定義變化計算的。
展開 摘要
為了控制用于 AR/MR 應用的光導設備的均勻性和效率，有必要在某些區域，例如 在擴展和輸出耦合光柵區域，引入變化的光柵參數，例如填充因子或光柵高度值。
為此，VirtualLab Fusion 能夠在一個區域內引入平滑變化的光柵參數，其中可以以非常不同的方式配置所需的變化。這還包括一個工具，用于研究針對特定入射條件和光柵參數提供的衍射效率。這個例子解釋了如何應用這些工具。
2. 建模任務的說明
在光導上引入連續調制的光柵參數（例如，填充因子）。
3. 帶有附加引導的常規工作流程
起點是一個現有的、可執行的光導系統，它具有基本的幾何配置（所需的距離和定位的光柵區域）和光柵規格（方向、周期、階數）。
? Construction of a Light Guide [Use Case]
? Light Guide Layout Design Tool [Use Case]
需要參數調制的區域必須使用真實的光柵結構進行配置。
? How to Set Up a Lightguide with Real Grating Structures [Use Case]
? Simulation of 1D-1D Pupil Expander with Real Gratings [Use Case]
足跡和光柵分析工具用于指定光柵參數變化的所需范圍，在光柵相互作用的指定條件下嚴格計算相應的瑞利系數，并生成可以定義實際參數變化的光學設置 .
? Footprint Analysis of Lightguides for AR/MR Applications [Use Case]
注意：光柵調制是為單個光柵區域定義的。
4.
展開 7.總結
?VirtualLab的光柵工具箱可對任意形狀光柵結構進行嚴格分析(如包含一個附加粗糙面的正弦光柵)。
?對于這種類型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里葉模態法。
?光柵級次分析器能夠計算全部或特定衍射級次的衍射效率。
?利用VirtualLab光柵工具箱，光柵表面的粗糙度可被加以考慮。因此，由于加工引起的結構差異產生的影響可被估算。
光柵的最新內容
2.2 Ansys Lumerical FDTD/RCWA：亞波長光柵設計
聚焦納米級表面浮雕光柵仿真建模，是衍射波導核心器件設計關鍵：
采用嚴格耦合波分析（RCWA）與時域有限差分（FDTD）求解器，建模輸入、輸出耦合光柵衍射特性；
優化光柵核心參數，適配530nm基準波長、1.52折射率波導材料；
導出JSON光柵數據文件與.sop插件文件，以表面屬性形式接入Speos
衍射光柵的應用十分廣泛，涵蓋光譜分析到增強現實（AR）眼鏡等技術。
表面浮雕光柵（SRG）和體積全息光柵（VHG）
目前業內有兩種類型的衍射光柵：
表面浮雕光柵
體積全息光柵
表面浮雕光柵具有使用金剛石車削、3D打印或光刻技術等機械方法制造的小型周期性刻線。每種光柵中的刻線都不相同，使設計人員能夠根據預期應用和波長范圍定制光柵，實現對光的調控。
從事硅基光電子學研究二十余年，研制出硅基和氮化硅基陣列波導光柵波分復用器件，性能達到國際領先水平。承擔863計劃、國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目10余項，發表SCI論文60余篇，申請發明專利10余項。獲得教育部自然科學獎一等獎，排名第四。目前擔任中法PHOTONET光電子國際合作研究網絡中方聯絡人、《半導體光電》期刊編委。
4.光柵結構的導入與導出：該工作流程支持以 STEP、STL 和 GDS II 文件格式對光柵幾何結構進行標準導入與導出。
5.空間變化：用戶可以定義光柵參數在光柵不同位置處的變化方式。
1.1 靜態工作流程與動態工作流程
值得一提的是，目前 Lumerical 與 OpticStudio 之間已有兩種數據交換工作流程。
由于幾何結構的周期性，入射平面波會被衍射成一組有限數量的平面波，這些平面波稱為“光柵級次”。在 S 矩陣計算完成后，可以計算出諸如入射功率中被透射和反射的比例、每個光柵級次中的功率，以及結構內部的電場和磁場等結果。
RCWA 求解器工作流程
使用 RCWA 求解器的推薦工作流程如下：
1.
? 跨尺度仿真斷裂，多軟件協同效率低下
? 算力瓶頸突出，高維優化陷入 “局部最優”
? 設計 - 制造閉環缺失，量產良率難以保障
03/OAS 助力輕量化，高分辨率成像
（OAS光學軟件主界面）
OAS 光學軟件（點擊詳細介紹）
? 跨尺度耦合仿真，平衡三大核心指標
OAS 軟件集成幾何光學到波動光學的跨尺度仿真，打通宏觀光路與微觀光柵的仿真壁壘
普通光學系統的光柵組件
本用例介紹了一般光學設置中的光柵組件，它允許在復雜的光學系統中包含各種不同的光柵。
通常情況下，拋物面鏡首先準直光源，然后衍射光柵會在空間上分離顏色。通過適當地設置一個出口狹縫，可以選擇一個特定的顏色。本文介紹了完整的Czerny-Turner設置的模擬，包括真實的反射鏡和衍射光柵，特別是用傅里葉模態法（FMM）建模的光柵。
建模任務
結果
結果
文件信息
摘要
光柵是光學中最常用的衍射元件之一。如今，它們經常被用于復雜的系統中，并與其他元件一起工作。在這種情況下，非常需要將光柵不僅僅是作為孤立的元件來模擬，而是與系統的其余部分結合，以評估整個系統性能。VirtualLab Fusion提供了一個獨特的光柵元件，允許在光路中輕松地包含各種不同形狀的光柵，無論是一維周期光柵(層狀)，二維周期光柵，或體(布拉格)光柵。
圖4 參變量設置
圖5 函數形狀展示
步驟四：光柵表面折射率分布圖
圖6光柵表面折射率分布圖
如圖6所示為光柵表面折射率分布，進一步利用運算中的背向反射計算功能可以實現光譜反射、及透射光譜的運算，計算結果如圖7所示。
