光柵階次衍射效率仿真
關注創建者：匿名 創建時間：2025-11-12
光柵階次衍射效率仿真的實例教程
光柵，特別是具有與波長相當的特征尺寸的光柵，具有偏振相關的光學特性。 這使得設計的具有高衍射效率的光柵難以用于任意偏振。 根據文獻[T. Clausnitzer, et al，Proc. SPIE 5252,174-182（2003）]中報道的概念，我們展示了如何嚴格分析光柵的偏振相關特性，以及如何使用參數優化來設計具有高衍射效率的偏振無關光柵。
摘要
為了耦合，可以在光導的表面上定義光柵區域，并可非常靈活地對這些區域進行配置：區域的形狀、它的通道、光柵的參數和要通過系統跟蹤的光柵階數，以及用于模擬光與光柵相互作用的方法。光柵可由用戶隨意調整。在這個用例中，我們專注于光柵相關方面的配置：選擇要模擬的光柵級次以及其確定效率的不同機制（理想化或嚴格化）。
2.建模任務
3.系統計算
4.區域定義
5.選擇光柵級次和仿真
光柵階定義
理想和真實光柵的效率設置
1.理想光柵效率設置
所有級次的光柵效率設置
2.可編程效率設置
所有級次的光柵效率設置
?效率的可編程選項使用與恒定選項相同的假設（參見前文），以便根據效率值建立矢量行為。
?然而，可編程模式使用戶可以更靈活地分配效率值，該值取決于其他系統參數，如波長、入射平面波方向和其他用戶定義的全局參數。
?編輯按鈕打開源代碼編輯器以輸入相應的代碼片段。它還帶有一個有效性指示器和其他選項卡，例如，可以聲明附加參數（以多種數據格式）以供后續在代碼中使用。
3.實際光柵效率設置
?在對真實光柵運行一次模擬后，關于該光柵如何變換輸入場的計算信息會自動存儲在查找表 (LUT) 中，因此不必重復相同的（可能在數值上成本高昂）模擬。
?如果任何可能影響光柵響應的系統參數被修改（波長、平面波方向），當再次運行模擬時，新信息會添加到 LUT。
?可以保存計算出的查找表，以便以后在采用相同光柵和配置的相同或不同系統中使用
4.真實光柵結構的配置
5.場追跡仿真
6.文檔信息
展開 夫瑯禾費衍射案例分析
簡介
夫瑯禾費衍射作為光學波動理論的核心研究對象，是遠場衍射的典型表征形式，其衍射圖樣的分布規律直接影響光學系統的性能優化與功能實現。在光學成像、激光技術、光譜分析等工程領域，精準獲取衍射圖樣特征是提升系統分辨能力、優化器件設計的關鍵前提。傳統實驗方法受環境干擾大、參數調整成本高，難以滿足高效研發需求。OAS 光學軟件憑借精準的物理建模能力、靈活的參數配置功能及高效的光線追跡算法，成為夫瑯禾費衍射現象研究與工程應用的理想工具。
案例設置與操作
光源參數
選用單色平行光束光源，波長設定為 0.6328μm，半孔徑尺寸 0.9mm，光束均勻性設定為 99%，確保入射光滿足理想平面波條件。
光學系統參數
光源與衍射屏間距設為 100mm，衍射屏采用圓形孔徑結構，衍射屏與探測器間距 10.95mm，通過軟件自動校驗滿足遠場條件。
探測器參數
采用面陣 CCD 探測器，像素分辨率 1024×1024，探測波段覆蓋 0.4-1.0μm，采樣頻率匹配光源波長，確保衍射條紋細節完整捕捉。
夫瑯禾費衍射的三維追跡圖
夫瑯禾費衍射的探測器結果圖
總結
本案例通過 OAS 軟件實現了夫瑯禾費衍射現象的精準仿真，其核心價值在于為光學工程設計提供了高效的虛擬驗證手段。在實際項目中，可通過調整孔徑尺寸、波長、探測距離等參數，快速分析各因素對衍射圖樣的影響規律，為光學系統的參數優化提供數據支撐。
展開 本文介紹了OpticStudio 20.1中添加的兩個動態鏈接庫 ( Dynamic Link Library,DLL ) 文件，兩者都是用來模擬表面浮雕光柵的衍射DLL。這兩個稱為“ rg_step_RCWA.dll ”和“ srg_trapezoid_RCWA.dll ”的DLL建立了階梯光柵和梯形光柵模型。
本文將首先介紹DLL中使用的方法，然后介紹DLL中的參數，最后展示兩個示例。
這些功能只能在OpticStudio的高級訂閱版本中使用。
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簡介
表面浮雕光柵 (SRG) 廣泛應用于各種傳統光學系統，如光譜儀、分束器、三維掃描系統、衍射透鏡和脈沖放大系統等。近年來，表面浮雕光柵在平視顯示器 (HUD) 、增強現實 (AR)、虛擬現實 (VR) 頭戴顯示器 (HMD) 等現代設備中得到廣泛應用。它們能夠以任意角度衍射光線，綜合其波長和角度選擇性，使得光學系統比傳統設計更緊湊、更輕，而傳統設計通常需要使用棱鏡和自由曲面來達到同樣的性能，會導致系統更復雜，體積更龐大。
OpticStudio一直可以模擬光柵，但沒有考慮衍射效率。為了準確地反映衍射光線的衍射效率和偏振態，就必須在模擬時考慮光柵的微觀結構等特性。
本文將討論兩個用來模擬梯形和階梯光柵的DLL。
表面浮雕光柵與體全息光柵
在介紹這個模型之前，先簡要解釋表面浮雕光柵和體全息光柵 (VHG) 之間的區別。這兩種光柵在光學系統中的作用幾乎相同，但在制作和仿真方面卻有很大的不同。
圖1. (a)表面浮雕光柵折射率分布均勻，但表面微觀結構具有周期性。(b)體全息光柵具有周期性變化的折射率分布，但表面光滑。
展開 場追跡仿真
6. 文檔信息
光柵階次衍射效率仿真的相關專題、標簽、搜索
光柵階次衍射效率仿真的最新內容
光柵，特別是具有與波長相當的特征尺寸的光柵，具有偏振相關的光學特性。 這使得設計的具有高衍射效率的光柵難以用于任意偏振。 根據文獻[T. Clausnitzer, et al，Proc. SPIE 5252,174-182（2003）]中報道的概念，我們展示了如何嚴格分析光柵的偏振相關特性，以及如何使用參數優化來設計具有高衍射效率的偏振無關光柵。
夫瑯禾費衍射案例分析
簡介
夫瑯禾費衍射作為光學波動理論的核心研究對象，是遠場衍射的典型表征形式，其衍射圖樣的分布規律直接影響光學系統的性能優化與功能實現。在光學成像、激光技術、光譜分析等工程領域，精準獲取衍射圖樣特征是提升系統分辨能力、優化器件設計的關鍵前提。傳統實驗方法受環境干擾大、參數調整成本高，難以滿足高效研發需求。OAS 光學軟件憑借精準的物理建模能力、靈活的參數配置功能及高效的光線追跡算法
1.摘要
為了模擬AR和MR設備，VirtualLab Fusion 提供了光導組件。為了耦合，可以在光導的表面上定義光柵區域，并可非常靈活地對這些區域進行配置：區域的形狀、它的通道、光柵的參數和要通過系統跟蹤的光柵階數，以及用于模擬光與光柵相互作用的方法。光柵可由用戶隨意調整。在這個用例中，我們專注于光柵相關方面的配置：選擇要模擬的光柵級次以及其確定效率的不同機制（理想化或嚴格化
1. 摘要
為了模擬AR和MR設備，VirtualLab Fusion 提供了光導組件。為了耦合，可以在光導的表面上定義光柵區域，并可非常靈活地對這些區域進行配置：區域的形狀、它的通道、光柵的參數和要通過系統跟蹤的光柵階數，以及用于模擬光與光柵相互作用的方法。光柵可由用戶隨意調整。在這個用例中，我們專注于光柵相關方面的配置：選擇要模擬的光柵級次以及其確定效率的不同機制（理想化或嚴格化）
摘要
光柵，特別是具有與波長相當的特征尺寸的光柵，具有偏振相關的光學特性。 這使得設計的具有高衍射效率的光柵難以用于任意偏振。 根據文獻[T. Clausnitzer, et al，Proc. SPIE 5252,174-182（2003）]中報道的概念，我們展示了如何嚴格分析光柵的偏振相關特性，以及如何使用參數優化來設計具有高衍射效率的偏振無關光柵。
設計任務
摘要
光柵，特別是具有與波長相當的特征尺寸的光柵，具有偏振相關的光學特性。 這使得設計的具有高衍射效率的光柵難以用于任意偏振。 根據文獻[T. Clausnitzer, et al，Proc. SPIE 5252,174-182（2003）]中報道的概念，我們展示了如何嚴格分析光柵的偏振相關特性，以及如何使用參數優化來設計具有高衍射效率的偏振無關光柵。
01 說明
此示例描述了衍射光柵對正入射寬帶平面波的響應。Lumerical提供了一組光柵腳本以及“光柵階數傳輸”分析組，可以輕松計算常見結果，例如不同波長的光柵階數、衍射角和光柵效率，光柵分析組還可用于獲得特定光柵階數的功率分數。
02 綜述
本例中的衍射光柵是平面上半橢球的二維陣列。一個寬帶（0.85~1μm)平面波通常從襯底入射到表面光柵上
本文介紹了OpticStudio 21.1中新的原生體全息模擬功能，此功能考慮到全息光柵的物理特性，在序列模式下對其進行全面模擬和分析。同時，也示范使用現有DLL在非序列模式下展示相同的功能。這些分析對于設計虛擬現實（VR）和增強現實（AR）的頭戴型顯示器（HMD）和抬頭顯示器（HUD）等系統非常重要。
本文解釋了模型中使用的理論和參數，并介紹了5個系統范例。
序列模式的體全息在OpticStudio
本文介紹了OpticStudio 20.1中添加的兩個動態鏈接庫 ( Dynamic Link Library,DLL ) 文件，兩者都是用來模擬表面浮雕光柵的衍射DLL。這兩個稱為“ rg_step_RCWA.dll ”和“ srg_trapezoid_RCWA.dll ”的DLL建立了階梯光柵和梯形光柵模型。
本文將首先介紹DLL中使用的方法，然后介紹DLL中的參數
