偏振仿真的案例
光學(xué)仿真干貨丨Lumerical納米線柵偏振器仿真應(yīng)用
通過對(duì)具有幾個(gè)不同周期的光柵的透射對(duì)比度進(jìn)行仿真，獲得的結(jié)果與參考文獻(xiàn)[1]獲得的結(jié)果一致。
圖1
同時(shí)，可以將Movie Monitor添加到仿真中以查看時(shí)域場(chǎng)，為了使視頻更容易理解，增加仿真范圍的大小以包括器件多個(gè)周期，在本例中仿真了器件的5個(gè)周期。
圖2 P（上）和S（下）偏振仿真視頻
分析2：對(duì)比度VS占空比
本分析將計(jì)算正入射的550nm光和140nm光柵常數(shù)的對(duì)比度作為占空比的函數(shù)，參數(shù)掃描計(jì)算了對(duì)比度VS光柵占空比，并繪制三個(gè)結(jié)果：對(duì)比度、S透射和P透射。
圖3 對(duì)比度 VS 占空比
圖3計(jì)算了鋁納米線柵偏振器的對(duì)比度作為光柵占空比的函數(shù)，顯示了對(duì)比度在7個(gè)數(shù)量級(jí)上變化，并且在0.9的占空比下具有最大值。
圖4 S-偏振光透射率 VS 占空比
圖4計(jì)算了鋁納米線柵偏振器的S-偏振光透射率作為光柵占空比的函數(shù)，仿真結(jié)果表明，對(duì)于50%的占空比，S-偏振光透射率約為8e10^-5，對(duì)于更大的占空比因子，S-偏振光透射率降低至10^-10。對(duì)于可制造的器件來說，10^-3量級(jí)的S-偏振光透射率更為現(xiàn)實(shí)。
圖5 P-偏振光透射 VS 占空比
圖5計(jì)算了鋁納米線柵偏振器的P-偏振光透射作為光柵占空比的函數(shù)，該曲線表明，P-偏振光的透射率隨著占空比的增加而降低?；谶@些結(jié)果，占空比為50%的鋁光柵具有約85%的透射率。對(duì)于8e10^-5的s偏振透射，理想的50%占空比鋁光柵可以實(shí)現(xiàn)大約1e10^4的對(duì)比度。
上述結(jié)果表明，可以獲得1e10^4量級(jí)的對(duì)比度。
展開 237基于matlab的偏振態(tài)仿真 ￥15.9
基于matlab的偏振態(tài)仿真，不同偏振態(tài)下光強(qiáng)計(jì)算。本仿真軟件可以仿真波片對(duì)偏振光的相位調(diào)制過程。用戶可以通過改變波片的類型，波片長軸與 X 軸的夾角，起偏器透光與 X 軸的夾角，檢偏器透光軸與 X 軸的夾角等參數(shù)，來觀察屏上光強(qiáng)及透過波片后的偏振光的信息。程序已調(diào)通，可直接運(yùn)行。
9，comsol仿真線偏振平面光，圓偏振平面光，橢圓偏振平面光在真空中的傳播 ￥200
spm_id_from=333.999.0.0</a> ），介紹了使用背景場(chǎng)仿真線偏振，圓偏振，橢圓偏振在真空中的傳播。</p><p>具體如下：</p><p>1，平面光在真空中的傳播</p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/upload/202202/f290a08d3f6c426aabffc7b5476e8eb3.gif" title="1，背景場(chǎng)-平面光.gif" alt="1，背景場(chǎng)-平面光.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202202/f290a08d3f6c426aabffc7b5476e8eb3.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202202/f290a08d3f6c426aabffc7b5476e8eb3.gif?
展開 Ansys Lumerical | 納米線柵偏振器仿真應(yīng)用
說明
由亞波長金屬光柵（納米線柵偏振器）組成的高對(duì)比度偏振控制器件正在取代體光學(xué)元件。納米線柵偏振器提供了較好的消光比對(duì)比度、最小的吸收以解決高亮度照明，以及緊湊的形狀以便于大規(guī)模制造和集成在小型光學(xué)器件中。然而，納米線柵偏振器的設(shè)計(jì)具有一定挑戰(zhàn)性，特別是考慮到制造缺陷。在本應(yīng)用示例中，展示了如何使用FDTD在保持高透射率的同時(shí)，在任意角度上最大化納米線柵偏振器的對(duì)比度。
綜述
本例將計(jì)算由具有線寬W和厚度H的鋁納米線柵的玻璃襯底（n=1.4）制成的納米線柵偏振器的對(duì)比度。光源照射光柵偏振器上表面，即當(dāng)電場(chǎng)與光柵線相切時(shí)偏振器應(yīng)阻擋S偏振光，如上圖所示。
分析1：對(duì)比度 VS 光柵常數(shù)
本分析將計(jì)算厚度H=140nm的50%占空比光柵和正入射光的對(duì)比度與間距的關(guān)系，光柵常數(shù)將在40nm和240nm之間變化（對(duì)應(yīng)于W＝20nm到W＝120nm的線寬變化），將繪制3個(gè)不同波長（λ=450nm、λ=550nm和λ=650nm）的結(jié)果。通過對(duì)具有幾個(gè)不同周期的光柵的透射對(duì)比度進(jìn)行仿真，獲得的結(jié)果與參考文獻(xiàn)[1]獲得的結(jié)果一致。
圖1
同時(shí)，可以將Movie Monitor添加到仿真中以查看時(shí)域場(chǎng)，為了使視頻更容易理解，增加仿真范圍的大小以包括器件多個(gè)周期，在本例中仿真了器件的5個(gè)周期。
展開 
使用 Ansys Lumerical STACK 仿真抗反射偏振器件
掃碼報(bào)名
相關(guān)閱讀
案例 | 使用 Lumerical STACK 求解器優(yōu)化 OLED
Lumerical 和 Zemax 針對(duì) OLED 的聯(lián)合仿真
Lumerical光子晶體布拉格光纖仿真應(yīng)用
Lumerical 光子集成電路之PN 耗盡型移相器仿真工作流
Lumerical 納米線柵偏振器仿真應(yīng)用
點(diǎn)“閱讀原文”了解詳細(xì)信息。
[VirtualLab] 用于光柵仿真的非偏振光–實(shí)例討論
摘要
像光柵這樣的光學(xué)設(shè)備對(duì)光的偏振比較敏感。 因此，在仿真中適當(dāng)考慮光的偏振非常重要。 在實(shí)際中，光柵有時(shí)會(huì)以非偏振光作為輸入。 作為兩個(gè)正交偏振態(tài)的平均值，我們?yōu)槟故玖巳绾卧赩irtualLab Fusion中建模這種用于光柵仿真的非偏振光。 為此，我們提供了示例來說明軟件中的相應(yīng)設(shè)置。
光柵仿真中的非偏振光
?光柵分析
?對(duì)于使用傅立葉模態(tài)方法（FMM / RCWA）的單光柵分析，使用平面波入射來計(jì)算
例如：作為被研究光柵固有特性的衍射效率。
?非偏振平面波
?考慮到沿z方向的平面波，可以將非偏振光視為同一時(shí)間可以處于任何偏振態(tài)。
?任意偏振態(tài)可以沿兩個(gè)正交基底投影，并且統(tǒng)計(jì)上，非偏振光沿兩個(gè)正交基底給出相等的投影。
?因此，我們可以使用兩個(gè)正交狀態(tài)的平均值，并以非相干方式表示非偏振光。
光柵仿真中的光源設(shè)置
?手動(dòng)控制光源偏振態(tài)
?在VirtualLab Fusion中，光始終以矢量形式表示，并且可以完全控制光源設(shè)置中的偏振態(tài)。
?按照基本概念，可以根據(jù)非偏振光的需要，以特定的輸入偏振態(tài)執(zhí)行光柵仿真。 例如，通過選擇TE和TM偏振作為兩個(gè)正交基，分別執(zhí)行光柵仿真，然后通過功能區(qū)菜單功能手動(dòng)平均結(jié)果。
光柵仿真中的偏振相關(guān)分析器
?光柵偏振分析器
?為計(jì)算光柵衍射效率，VirtualLab Fusion提供了偏振分析器，用于研究偏振相關(guān)效應(yīng)。
?偏振分析器，例如：光柵級(jí)次分析器對(duì)入射的偏振態(tài)具有額外控制。
?偏振分析器中的偏振設(shè)置獨(dú)立于光學(xué)裝置中的光源設(shè)置。
展開 用于光柵仿真的非偏振光–實(shí)例討論
摘要
像光柵這樣的光學(xué)設(shè)備對(duì)光的偏振比較敏感。 因此，在仿真中適當(dāng)考慮光的偏振非常重要。 在實(shí)際中，光柵有時(shí)會(huì)以非偏振光作為輸入。 作為兩個(gè)正交偏振態(tài)的平均值，我們?yōu)槟故玖巳绾卧赩irtualLab Fusion中建模這種用于光柵仿真的非偏振光。 為此，我們提供了示例來說明軟件中的相應(yīng)設(shè)置。
光柵仿真中的非偏振光
?光柵分析
?對(duì)于使用傅立葉模態(tài)方法（FMM / RCWA）的單光柵分析，使用平面波入射來計(jì)算
例如：作為被研究光柵固有特性的衍射效率。
?非偏振平面波
?考慮到沿z方向的平面波，可以將非偏振光視為同一時(shí)間可以處于任何偏振態(tài)。
?任意偏振態(tài)可以沿兩個(gè)正交基底投影，并且統(tǒng)計(jì)上，非偏振光沿兩個(gè)正交基底給出相等的投影。
?因此，我們可以使用兩個(gè)正交狀態(tài)的平均值，并以非相干方式表示非偏振光。
光柵仿真中的光源設(shè)置
?手動(dòng)控制光源偏振態(tài)
?在VirtualLab Fusion中，光始終以矢量形式表示，并且可以完全控制光源設(shè)置中的偏振態(tài)。
?按照基本概念，可以根據(jù)非偏振光的需要，以特定的輸入偏振態(tài)執(zhí)行光柵仿真。 例如，通過選擇TE和TM偏振作為兩個(gè)正交基，分別執(zhí)行光柵仿真，然后通過功能區(qū)菜單功能手動(dòng)平均結(jié)果。
光柵仿真中的偏振相關(guān)分析器
?光柵偏振分析器
?為計(jì)算光柵衍射效率，VirtualLab Fusion提供了偏振分析器，用于研究偏振相關(guān)效應(yīng)。
?偏振分析器，例如：光柵級(jí)次分析器對(duì)入射的偏振態(tài)具有額外控制。
?偏振分析器中的偏振設(shè)置獨(dú)立于光學(xué)裝置中的光源設(shè)置。
展開 [VirtualLab] 用于光柵仿真的非偏振光
摘要
光柵等光學(xué)設(shè)備對(duì)光的偏振很敏感。 因此，在仿真中正確考慮光的偏振非常重要。 在實(shí)踐中，光柵有時(shí)使用非偏振光作為輸入。 我們展示了如何將這種非偏振光建模為兩個(gè)正交偏振態(tài)的平均值，用于 VirtualLab Fusion 中的光柵仿真。 提供了示例來說明軟件中的相應(yīng)設(shè)置。
光柵仿真中的非偏振光
? 光柵分析
– 對(duì)于使用傅立葉模態(tài)方法 (FMM / RCWA) 的單光柵分析，使用平面波入射來計(jì)算
例如 衍射效率是所研究光柵的固有特性。
? 非偏振平面波
– 考慮沿 z 方向的平面波，可以認(rèn)為非偏振光在統(tǒng)計(jì)上可以同時(shí)具有任何偏振狀態(tài)。
– 可以將任意偏振態(tài)投影到兩個(gè)正交狀態(tài)上； 統(tǒng)計(jì)上，非偏振光沿著形成這個(gè)正交基礎(chǔ)的兩個(gè)狀態(tài)給出了相等的投影。
– 因此，我們可以以非相干的方式使用兩個(gè)正交狀態(tài)的平均值來表示非偏振光。
光柵仿真中的光源設(shè)置
? 光源偏振態(tài)的手動(dòng)控制
– 光在 VirtualLab Fusion 中始終以矢量形式表示，用戶可以完全控制光源設(shè)置中的偏振狀態(tài)。
– 遵循基本概念，可以根據(jù)非偏振光的需要，使用特定的輸入偏振態(tài)進(jìn)行光柵模擬。。 例如，通過選擇 TE 和 TM 偏振作為兩個(gè)正交基態(tài)，我們可以對(duì)兩種配置獨(dú)立執(zhí)行光柵仿真，然后通過功能區(qū)菜單功能手動(dòng)平均結(jié)果（如下所述）。
光柵仿真中的偏振相關(guān)分析儀
? 光柵偏振分析儀
– 對(duì)于光柵衍射效率計(jì)算，VirtualLab Fusion 提供了偏振分析儀，用于研究偏振相關(guān)效應(yīng)。
– 與光柵階次分析器相比，偏振分析器對(duì)入射的偏振態(tài)有額外的控制。
– 偏振分析儀中的偏振設(shè)置獨(dú)立于光學(xué)設(shè)置中的光源設(shè)置。
展開 用于光柵仿真的非偏振光
光柵仿真中的非偏振光
光柵等光學(xué)設(shè)備對(duì)光的偏振很敏感。 因此，在仿真中正確考慮光的偏振非常重要。 在實(shí)踐中，光柵有時(shí)使用非偏振光作為輸入。 我們展示了如何將這種非偏振光建模為兩個(gè)正交偏振態(tài)的平均值，用于 VirtualLab Fusion 中的光柵仿真。 提供了示例來說明軟件中的相應(yīng)設(shè)置。
光柵仿真中的光源設(shè)置
? 光柵分析
– 對(duì)于使用傅立葉模態(tài)方法 (FMM / RCWA) 的單光柵分析，使用平面波入射來計(jì)算
例如 衍射效率是所研究光柵的固有特性。
? 非偏振平面波
– 考慮沿 z 方向的平面波，可以認(rèn)為非偏振光在統(tǒng)計(jì)上可以同時(shí)具有任何偏振狀態(tài)。
– 可以將任意偏振態(tài)投影到兩個(gè)正交狀態(tài)上； 統(tǒng)計(jì)上，非偏振光沿著形成這個(gè)正交基礎(chǔ)的兩個(gè)狀態(tài)給出了相等的投影。
– 因此，我們可以以非相干的方式使用兩個(gè)正交狀態(tài)的平均值來表示非偏振光。
光柵仿真中的偏振相關(guān)分析儀
? 光源偏振態(tài)的手動(dòng)控制
– 光在 VirtualLab Fusion 中始終以矢量形式表示，用戶可以完全控制光源設(shè)置中的偏振狀態(tài)。
– 遵循基本概念，可以根據(jù)非偏振光的需要，使用特定的輸入偏振態(tài)進(jìn)行光柵模擬。。
展開 VirtualLab：用于光柵仿真的非偏振光
摘要
光柵等光學(xué)設(shè)備對(duì)光的偏振很敏感。因此，在仿真中正確考慮光的偏振非常重要。在實(shí)踐中，光柵有時(shí)使用非偏振光作為輸入。我們展示了如何將這種非偏振光建模為兩個(gè)正交偏振態(tài)的平均值，用于 VirtualLab Fusion 中的光柵仿真。提供了示例來說明軟件中的相應(yīng)設(shè)置。
光柵仿真中的非偏振光
? 光柵分析
– 對(duì)于使用傅立葉模態(tài)方法 (FMM / RCWA) 的單光柵分析，使用平面波入射來計(jì)算
例如 衍射效率是所研究光柵的固有特性。
? 非偏振平面波
– 考慮沿 z 方向的平面波，可以認(rèn)為非偏振光在統(tǒng)計(jì)上可以同時(shí)具有任何偏振狀態(tài)。
– 可以將任意偏振態(tài)投影到兩個(gè)正交狀態(tài)上；統(tǒng)計(jì)上，非偏振光沿著形成這個(gè)正交基礎(chǔ)的兩個(gè)狀態(tài)給出了相等的投影。
– 因此，我們可以以非相干的方式使用兩個(gè)正交狀態(tài)的平均值來表示非偏振光。
光柵仿真中的光源設(shè)置
? 光源偏振態(tài)的手動(dòng)控制
– 光在 VirtualLab Fusion 中始終以矢量形式表示，用戶可以完全控制光源設(shè)置中的偏振狀態(tài)。
– 遵循基本概念，可以根據(jù)非偏振光的需要，使用特定的輸入偏振態(tài)進(jìn)行光柵模擬。。例如，通過選擇 TE 和 TM 偏振作為兩個(gè)正交基態(tài)，我們可以對(duì)兩種配置獨(dú)立執(zhí)行光柵仿真，然后通過功能區(qū)菜單功能手動(dòng)平均結(jié)果（如下所述）。
光柵仿真中的偏振相關(guān)分析儀
? 光柵偏振分析儀
– 對(duì)于光柵衍射效率計(jì)算，VirtualLab Fusion 提供了偏振分析儀，用于研究偏振相關(guān)效應(yīng)。
– 與光柵階次分析器相比，偏振分析器對(duì)入射的偏振態(tài)有額外的控制。
– 偏振分析儀中的偏振設(shè)置獨(dú)立于光學(xué)設(shè)置中的光源設(shè)置。
展開 VirtualLab：用于光柵仿真的非偏振光
摘要
光柵等光學(xué)設(shè)備對(duì)光的偏振很敏感。因此，在仿真中正確考慮光的偏振非常重要。在實(shí)踐中，光柵有時(shí)使用非偏振光作為輸入。我們展示了如何將這種非偏振光建模為兩個(gè)正交偏振態(tài)的平均值，用于 VirtualLab Fusion 中的光柵仿真。提供了示例來說明軟件中的相應(yīng)設(shè)置。
光柵仿真中的非偏振光
? 光柵分析
– 對(duì)于使用傅立葉模態(tài)方法 (FMM / RCWA) 的單光柵分析，使用平面波入射來計(jì)算
例如 衍射效率是所研究光柵的固有特性。
? 非偏振平面波
– 考慮沿 z 方向的平面波，可以認(rèn)為非偏振光在統(tǒng)計(jì)上可以同時(shí)具有任何偏振狀態(tài)。
– 可以將任意偏振態(tài)投影到兩個(gè)正交狀態(tài)上；統(tǒng)計(jì)上，非偏振光沿著形成這個(gè)正交基礎(chǔ)的兩個(gè)狀態(tài)給出了相等的投影。
– 因此，我們可以以非相干的方式使用兩個(gè)正交狀態(tài)的平均值來表示非偏振光。
光柵仿真中的光源設(shè)置
? 光源偏振態(tài)的手動(dòng)控制
– 光在 VirtualLab Fusion 中始終以矢量形式表示，用戶可以完全控制光源設(shè)置中的偏振狀態(tài)。
– 遵循基本概念，可以根據(jù)非偏振光的需要，使用特定的輸入偏振態(tài)進(jìn)行光柵模擬。。例如，通過選擇 TE 和 TM 偏振作為兩個(gè)正交基態(tài)，我們可以對(duì)兩種配置獨(dú)立執(zhí)行光柵仿真，然后通過功能區(qū)菜單功能手動(dòng)平均結(jié)果（如下所述）。
光柵仿真中的偏振相關(guān)分析儀
? 光柵偏振分析儀
– 對(duì)于光柵衍射效率計(jì)算，VirtualLab Fusion 提供了偏振分析儀，用于研究偏振相關(guān)效應(yīng)。
– 與光柵階次分析器相比，偏振分析器對(duì)入射的偏振態(tài)有額外的控制。
– 偏振分析儀中的偏振設(shè)置獨(dú)立于光學(xué)設(shè)置中的光源設(shè)置。
展開 
Ansys Lumerical | 使用 STACK 仿真抗反射偏振器件
1、說明
在本示例中，我們將展示使用 Lumerical STACK 求解器來設(shè)計(jì)抗反射圓偏振器，以減少 OLED 顯示器的環(huán)境光反射。
2、綜述
OLED 顯示器的底部金屬電極可以用于增強(qiáng)光提取效率，然而它也會(huì)帶來環(huán)境光反射的不利影響，導(dǎo)致顯示器在室外使用時(shí)對(duì)比度降低。在本例中，演示了使用圓偏振器來最小化具有特定線偏振的光的反射[1]。圓偏振器的配置和工作原理如下所示：
圖 1
為了簡單起見，多層 OLED 結(jié)構(gòu)由金屬反射器表示。入射到線性偏振器上的光在傳播通過半波片之后變成30°線偏振，然后在通過四分之一波片之后變成圓偏振。反射光最終將變得相對(duì)于線性偏振器的偏振正交偏振，因此被其阻擋。
反射光可以分解為兩部分，如圖1所示。R1表示空氣/偏振器界面處的反射，R2與圓偏振器相關(guān)。在本例中我們將關(guān)注如何最小化R2，關(guān)于R1的最小化，請(qǐng)參閱原文。
為了分解R1和R2，一種方法是添加折射率為1.5的人工層，如下圖所示。
圖 2
折射率1.5被選擇為接近線性偏振器的折射率，使得圓形偏振器在有或沒有人工層的情況下的總反射幾乎相同。然后，我們將通過腳本命令將反射率從 STACK Solver（棕色箭頭）轉(zhuǎn)換為R2（藍(lán)色箭頭）。
偏振器和波片由各向異性材料制成，這意味著它們的折射率在不同方向上可能不同。通過旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的介電常數(shù)張量，在 STACK Solver 中充分考慮了極化/慢軸的旋轉(zhuǎn)。
步驟1：初步測(cè)試
本步驟的主要目的是確保仿真被正確設(shè)置，并驗(yàn)證圓偏振器在正入射時(shí)的抗反射性能。
展開 使用VirtualLab Fusion仿真多層雙折射反射偏振器
A層：雙折射單軸層（BL038）
B層：各向同性層(NOA81)
建立布拉格條件的周期層數(shù)
建立布拉格條件的周期層數(shù)
多層反射偏振器的建模
多棧方式擴(kuò)展帶寬
不同入射角反射效率的研究
走進(jìn)VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion工作流程
? 設(shè)置平面波光源
– 基本光源模型 [教程視頻]
? 設(shè)置各向異性層組件
– VirtualLab Fusion 中的光學(xué)各向異性介質(zhì) [用例]
? 使用參數(shù)運(yùn)行研究反射效率隨不同波長和入射角的變化
文件信息
更多閱覽
- Polarization Conversion in Uniaxial Crystals
- Optically Anisotropic Media in VirtualLab Fusion
- Conical Refraction in Biaxial Crystals
展開 使用VirtualLab Fusion仿真多層雙折射反射偏振器
A層：雙折射單軸層（BL038）
B層：各向同性層(NOA81)
建立布拉格條件的周期層數(shù)
建立布拉格條件的周期層數(shù)
多層反射偏振器的建模
多棧方式擴(kuò)展帶寬
不同入射角反射效率的研究
走進(jìn)VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion工作流程
? 設(shè)置平面波光源
– 基本光源模型 [教程視頻]
? 設(shè)置各向異性層組件
– VirtualLab Fusion 中的光學(xué)各向異性介質(zhì) [用例]
? 使用參數(shù)運(yùn)行研究反射效率隨不同波長和入射角的變化
文件信息
更多閱覽
- Polarization Conversion in Uniaxial Crystals
- Optically Anisotropic Media in VirtualLab Fusion
展開 26，comsol仿真線偏振高斯光經(jīng)過透鏡聚焦后的光場(chǎng)分布 ￥13000
在之前第15篇推送中，介紹了徑向偏振光和角向偏振光經(jīng)過透鏡聚焦后的光場(chǎng)，當(dāng)時(shí)是正好有文獻(xiàn)推導(dǎo)公式，
但是倘若沒有現(xiàn)成的文獻(xiàn)推導(dǎo)呢？那就得自己慢慢在草稿紙上推導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)中最常用的光源是線偏振高斯光，所以后來我慢慢推導(dǎo)了線偏振高斯光經(jīng)過透鏡聚焦后的光場(chǎng)，并用comsol仿真出來。這個(gè)聚焦光場(chǎng)的仿真其實(shí)難度還挺大的，并不easy。至于其他光，比如圓偏高斯光，渦旋光等等，以后有空在慢慢推吧。
如下是我的仿真結(jié)果
付費(fèi)內(nèi)容如下
