傾斜光柵衍射效率仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2025-11-18
傾斜光柵衍射效率仿真的實(shí)例教程
光柵，特別是具有與波長相當(dāng)?shù)奶卣鞒叽绲?em>光柵，具有偏振相關(guān)的光學(xué)特性。 這使得設(shè)計(jì)的具有高衍射效率的光柵難以用于任意偏振。 根據(jù)文獻(xiàn)[T. Clausnitzer, et al，Proc. SPIE 5252,174-182（2003）]中報(bào)道的概念，我們展示了如何嚴(yán)格分析光柵的偏振相關(guān)特性，以及如何使用參數(shù)優(yōu)化來設(shè)計(jì)具有高衍射效率的偏振無關(guān)光柵。
摘要
為了耦合，可以在光導(dǎo)的表面上定義光柵區(qū)域，并可非常靈活地對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行配置：區(qū)域的形狀、它的通道、光柵的參數(shù)和要通過系統(tǒng)跟蹤的光柵階數(shù)，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(diào)整。在這個(gè)用例中，我們專注于光柵相關(guān)方面的配置：選擇要模擬的光柵級(jí)次以及其確定效率的不同機(jī)制（理想化或嚴(yán)格化）。
2.建模任務(wù)
3.系統(tǒng)計(jì)算
4.區(qū)域定義
5.選擇光柵級(jí)次和仿真
光柵階定義
理想和真實(shí)光柵的效率設(shè)置
1.理想光柵效率設(shè)置
所有級(jí)次的光柵效率設(shè)置
2.可編程效率設(shè)置
所有級(jí)次的光柵效率設(shè)置
?效率的可編程選項(xiàng)使用與恒定選項(xiàng)相同的假設(shè)（參見前文），以便根據(jù)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(tǒng)參數(shù)，如波長、入射平面波方向和其他用戶定義的全局參數(shù)。
?編輯按鈕打開源代碼編輯器以輸入相應(yīng)的代碼片段。它還帶有一個(gè)有效性指示器和其他選項(xiàng)卡，例如，可以聲明附加參數(shù)（以多種數(shù)據(jù)格式）以供后續(xù)在代碼中使用。
3.實(shí)際光柵效率設(shè)置
?在對(duì)真實(shí)光柵運(yùn)行一次模擬后，關(guān)于該光柵如何變換輸入場的計(jì)算信息會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)在查找表 (LUT) 中，因此不必重復(fù)相同的（可能在數(shù)值上成本高昂）模擬。
?如果任何可能影響光柵響應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)被修改（波長、平面波方向），當(dāng)再次運(yùn)行模擬時(shí)，新信息會(huì)添加到 LUT。
?可以保存計(jì)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(tǒng)中使用
4.真實(shí)光柵結(jié)構(gòu)的配置
5.場追跡仿真
6.文檔信息
展開 夫瑯禾費(fèi)衍射案例分析
簡介
夫瑯禾費(fèi)衍射作為光學(xué)波動(dòng)理論的核心研究對(duì)象，是遠(yuǎn)場衍射的典型表征形式，其衍射圖樣的分布規(guī)律直接影響光學(xué)系統(tǒng)的性能優(yōu)化與功能實(shí)現(xiàn)。在光學(xué)成像、激光技術(shù)、光譜分析等工程領(lǐng)域，精準(zhǔn)獲取衍射圖樣特征是提升系統(tǒng)分辨能力、優(yōu)化器件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵前提。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法受環(huán)境干擾大、參數(shù)調(diào)整成本高，難以滿足高效研發(fā)需求。OAS 光學(xué)軟件憑借精準(zhǔn)的物理建模能力、靈活的參數(shù)配置功能及高效的光線追跡算法，成為夫瑯禾費(fèi)衍射現(xiàn)象研究與工程應(yīng)用的理想工具。
案例設(shè)置與操作
光源參數(shù)
選用單色平行光束光源，波長設(shè)定為 0.6328μm，半孔徑尺寸 0.9mm，光束均勻性設(shè)定為 99%，確保入射光滿足理想平面波條件。
光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)
光源與衍射屏間距設(shè)為 100mm，衍射屏采用圓形孔徑結(jié)構(gòu)，衍射屏與探測(cè)器間距 10.95mm，通過軟件自動(dòng)校驗(yàn)滿足遠(yuǎn)場條件。
探測(cè)器參數(shù)
采用面陣 CCD 探測(cè)器，像素分辨率 1024×1024，探測(cè)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(xì)節(jié)完整捕捉。
夫瑯禾費(fèi)衍射的三維追跡圖
夫瑯禾費(fèi)衍射的探測(cè)器結(jié)果圖
總結(jié)
本案例通過 OAS 軟件實(shí)現(xiàn)了夫瑯禾費(fèi)衍射現(xiàn)象的精準(zhǔn)仿真，其核心價(jià)值在于為光學(xué)工程設(shè)計(jì)提供了高效的虛擬驗(yàn)證手段。在實(shí)際項(xiàng)目中，可通過調(diào)整孔徑尺寸、波長、探測(cè)距離等參數(shù)，快速分析各因素對(duì)衍射圖樣的影響規(guī)律，為光學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。
展開 本文介紹了OpticStudio 20.1中添加的兩個(gè)動(dòng)態(tài)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(gè)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(shù)，最后展示兩個(gè)示例。
這些功能只能在OpticStudio的高級(jí)訂閱版本中使用。
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簡介
表面浮雕光柵 (SRG) 廣泛應(yīng)用于各種傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)，如光譜儀、分束器、三維掃描系統(tǒng)、衍射透鏡和脈沖放大系統(tǒng)等。近年來，表面浮雕光柵在平視顯示器 (HUD) 、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) (AR)、虛擬現(xiàn)實(shí) (VR) 頭戴顯示器 (HMD) 等現(xiàn)代設(shè)備中得到廣泛應(yīng)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(xué)系統(tǒng)比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)更緊湊、更輕，而傳統(tǒng)設(shè)計(jì)通常需要使用棱鏡和自由曲面來達(dá)到同樣的性能，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)更復(fù)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(zhǔn)確地反映衍射光線的衍射效率和偏振態(tài)，就必須在模擬時(shí)考慮光柵的微觀結(jié)構(gòu)等特性。
本文將討論兩個(gè)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(gè)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(qū)別。這兩種光柵在光學(xué)系統(tǒng)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(jié)構(gòu)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
傾斜光柵衍射效率仿真的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
傾斜光柵衍射效率仿真的最新內(nèi)容
光柵，特別是具有與波長相當(dāng)?shù)奶卣鞒叽绲墓鈻牛哂衅裣嚓P(guān)的光學(xué)特性。 這使得設(shè)計(jì)的具有高衍射效率的光柵難以用于任意偏振。 根據(jù)文獻(xiàn)[T. Clausnitzer, et al，Proc. SPIE 5252,174-182（2003）]中報(bào)道的概念，我們展示了如何嚴(yán)格分析光柵的偏振相關(guān)特性，以及如何使用參數(shù)優(yōu)化來設(shè)計(jì)具有高衍射效率的偏振無關(guān)光柵。
光譜儀光柵衍射效率低？OAS 軟件案例精準(zhǔn)解析6個(gè)月前
夫瑯禾費(fèi)衍射案例分析
簡介
夫瑯禾費(fèi)衍射作為光學(xué)波動(dòng)理論的核心研究對(duì)象，是遠(yuǎn)場衍射的典型表征形式，其衍射圖樣的分布規(guī)律直接影響光學(xué)系統(tǒng)的性能優(yōu)化與功能實(shí)現(xiàn)。在光學(xué)成像、激光技術(shù)、光譜分析等工程領(lǐng)域，精準(zhǔn)獲取衍射圖樣特征是提升系統(tǒng)分辨能力、優(yōu)化器件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵前提。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法受環(huán)境干擾大、參數(shù)調(diào)整成本高，難以滿足高效研發(fā)需求。OAS 光學(xué)軟件憑借精準(zhǔn)的物理建模能力、靈活的參數(shù)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(shè)備，VirtualLab Fusion 提供了光導(dǎo)組件。為了耦合，可以在光導(dǎo)的表面上定義光柵區(qū)域，并可非常靈活地對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行配置：區(qū)域的形狀、它的通道、光柵的參數(shù)和要通過系統(tǒng)跟蹤的光柵階數(shù)，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(diào)整。在這個(gè)用例中，我們專注于光柵相關(guān)方面的配置：選擇要模擬的光柵級(jí)次以及其確定效率的不同機(jī)制（理想化或嚴(yán)格化
1. 摘要
為了模擬AR和MR設(shè)備，VirtualLab Fusion 提供了光導(dǎo)組件。為了耦合，可以在光導(dǎo)的表面上定義光柵區(qū)域，并可非常靈活地對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行配置：區(qū)域的形狀、它的通道、光柵的參數(shù)和要通過系統(tǒng)跟蹤的光柵階數(shù)，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(diào)整。在這個(gè)用例中，我們專注于光柵相關(guān)方面的配置：選擇要模擬的光柵級(jí)次以及其確定效率的不同機(jī)制（理想化或嚴(yán)格化）
摘要
光柵，特別是具有與波長相當(dāng)?shù)奶卣鞒叽绲墓鈻牛哂衅裣嚓P(guān)的光學(xué)特性。 這使得設(shè)計(jì)的具有高衍射效率的光柵難以用于任意偏振。 根據(jù)文獻(xiàn)[T. Clausnitzer, et al，Proc. SPIE 5252,174-182（2003）]中報(bào)道的概念，我們展示了如何嚴(yán)格分析光柵的偏振相關(guān)特性，以及如何使用參數(shù)優(yōu)化來設(shè)計(jì)具有高衍射效率的偏振無關(guān)光柵。
設(shè)計(jì)任務(wù)
摘要
光柵，特別是具有與波長相當(dāng)?shù)奶卣鞒叽绲墓鈻牛哂衅裣嚓P(guān)的光學(xué)特性。 這使得設(shè)計(jì)的具有高衍射效率的光柵難以用于任意偏振。 根據(jù)文獻(xiàn)[T. Clausnitzer, et al，Proc. SPIE 5252,174-182（2003）]中報(bào)道的概念，我們展示了如何嚴(yán)格分析光柵的偏振相關(guān)特性，以及如何使用參數(shù)優(yōu)化來設(shè)計(jì)具有高衍射效率的偏振無關(guān)光柵。
01 說明
此示例描述了衍射光柵對(duì)正入射寬帶平面波的響應(yīng)。Lumerical提供了一組光柵腳本以及“光柵階數(shù)傳輸”分析組，可以輕松計(jì)算常見結(jié)果，例如不同波長的光柵階數(shù)、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(shù)的功率分?jǐn)?shù)。
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(gè)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(duì)其進(jìn)行全面模擬和分析。同時(shí)，也示范使用現(xiàn)有DLL在非序列模式下展示相同的功能。這些分析對(duì)于設(shè)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）的頭戴型顯示器（HMD）和抬頭顯示器（HUD）等系統(tǒng)非常重要。
本文解釋了模型中使用的理論和參數(shù)，并介紹了5個(gè)系統(tǒng)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(gè)動(dòng)態(tài)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(gè)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(shù)
