光柵衍射分析
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2025-12-02
光柵衍射分析的實(shí)例教程
光柵衍射案例分析
簡介
光柵衍射是光學(xué)領(lǐng)域中典型的波動光學(xué)現(xiàn)象，其衍射光斑的分布規(guī)律直接反映了光柵的結(jié)構(gòu)特性與入射光的傳播特性，在光譜分析、光通信、精密測量等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。本案例基于 OAS 光學(xué)軟件，通過搭建標(biāo)準(zhǔn)化的光柵衍射仿真模型，實(shí)現(xiàn)對光柵衍射過程的精準(zhǔn)模擬。
案例設(shè)置與操作
參數(shù)設(shè)置
在 Z 軸坐標(biāo)為 2mm 的位置（Z=2mm）搭建核心光學(xué)元件 ——光柵。光柵孔徑設(shè)置尺寸為 1mm，孔徑形狀采用圓形（默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)形狀，可根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整為矩形或其他異形結(jié)構(gòu)），確保光柵的有效通光區(qū)域符合仿真場景需求；
在軟件的光柵屬性設(shè)置界面中，明確勾選 “考慮 0 級、+1 級、-1 級衍射光線” 選項(xiàng)，屏蔽更高級數(shù)（如 ±2 級、±3 級）的衍射光線，以聚焦核心級數(shù)的傳播與成像分析，同時降低仿真計算量；
根據(jù)實(shí)際光柵類型（如透射式、反射式）設(shè)置光柵的折射率（透射式）或反射率（反射式），默認(rèn)采用標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)玻璃折射率（n=1.5168），確保光柵的光學(xué)特性符合常規(guī)應(yīng)用場景。
光源設(shè)置及建模
在 OAS 軟件的光學(xué)系統(tǒng)建模界面中，首先完成平面光源的創(chuàng)建與參數(shù)配置。將光源放置于 Z 軸坐標(biāo)為 0mm 的平面（Z=0 平面），該平面光源采用單色光輸出（默認(rèn)波長可根據(jù)仿真需求自定義調(diào)整），光源的發(fā)光區(qū)域尺寸需與后續(xù)光柵孔徑尺寸匹配，確保入射光能夠完整覆蓋光柵有效區(qū)域，避免因光源尺寸不足導(dǎo)致衍射光線信息缺失。同時，設(shè)置光源的光強(qiáng)分布為均勻分布，以消除光源自身不均勻性對衍射結(jié)果的干擾。
探測器設(shè)置
在 Z 軸坐標(biāo)為 4mm 的位置（Z=4mm）創(chuàng)建平面探測器，作為衍射光斑的接收與成像裝置。
展開 摘要
某些光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)組件已被用來等效研究相應(yīng)的量子力學(xué)效應(yīng)，如Zhu等人已報道了無源奇偶-時間（PT）光柵，[Appl. Phys. Lett. 109, 111101 (2016)] 2016)]。在此示例中，我們遵循Zhu構(gòu)建了無源PT光柵，并使用傅里葉模態(tài)方法（FMM）進(jìn)行了研究。特別地，我們顯示了具有選定光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)和光偏振態(tài)的非對稱衍射效應(yīng)。
建模任務(wù)
條紋間隔（s=0.375d）——TM偏振
條紋間隔（s=0.375d）——TE偏振
條紋間隔（s=0.25d）——TM偏振
條紋間隔（s=0.25d）——TE偏振
走進(jìn)VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion工作流程
? 創(chuàng)建光柵結(jié)構(gòu)?使用特殊介質(zhì)配置光柵結(jié)構(gòu)[用戶案例]? 分析光柵衍射效率?光柵級次分析器[用戶案例]? 通過參數(shù)運(yùn)行檢查不同參數(shù)的影響? 利用參數(shù)運(yùn)行文檔[用戶案例]
VirtualLab Fusion技術(shù)
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-超稀疏介電納米線柵偏光片-納米柱超表面構(gòu)件的嚴(yán)格分析
展開 摘要
某些光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)組件已被用來等效研究相應(yīng)的量子力學(xué)效應(yīng)，如Zhu等人已報道了無源奇偶-時間（PT）光柵，[Appl. Phys. Lett. 109, 111101 (2016)] 2016)]。在此示例中，我們遵循Zhu構(gòu)建了無源PT光柵，并使用傅里葉模態(tài)方法（FMM）進(jìn)行了研究。特別地，我們顯示了具有選定光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)和光偏振態(tài)的非對稱衍射效應(yīng)。
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某些光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)組件已被用來等效研究相應(yīng)的量子力學(xué)效應(yīng)，如Zhu等人已報道了無源奇偶-時間（PT）光柵，[Appl. Phys. Lett. 109, 111101 (2016)] 2016)]。在此示例中，我們遵循Zhu構(gòu)建了無源PT光柵，并使用傅里葉模態(tài)方法（FMM）進(jìn)行了研究。特別地，我們顯示了具有選定光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)和光偏振態(tài)的非對稱衍射效應(yīng)。
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?使用特殊介質(zhì)配置光柵結(jié)構(gòu)[用戶案例]
? 分析光柵衍射效率
?光柵級次分析器[用戶案例]
? 通過參數(shù)運(yùn)行檢查不同參數(shù)的影響
? 利用參數(shù)運(yùn)行文檔[用戶案例]
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-超稀疏介電納米線柵偏光片
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某些光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)組件已被用來等效研究相應(yīng)的量子力學(xué)效應(yīng)，如Zhu等人已報道了無源奇偶-時間（PT）光柵，[Appl. Phys. Lett. 109, 111101 (2016)] 2016)]。在此示例中，我們遵循Zhu構(gòu)建了無源PT光柵，并使用傅里葉模態(tài)方法（FMM）進(jìn)行了研究。特別地，我們顯示了具有選定光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)和光偏振態(tài)的非對稱衍射效應(yīng)。
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光柵衍射分析的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
光柵衍射分析的最新內(nèi)容
各位學(xué)友們大家好，今天給大家分享一個非常簡單容易操作的案例。就是利用Rsoft軟件中的beamprop模塊進(jìn)行光纖光柵模擬。
步驟一：進(jìn)行環(huán)境全局變量的設(shè)置，具體如下：
圖1 全局變量設(shè)置
在該模擬中我們設(shè)定入射光的中心波長為1.55微米，背景折射率為空氣。配置相應(yīng)的全局變量如上圖所示。
步驟二：進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。由于光柵設(shè)置中我們需要明確周期長度以及折射率調(diào)制系數(shù)等相關(guān)參數(shù)
薄元素近似法（TEA）對比傅里葉模態(tài)法（FMM）進(jìn)行光柵建模
光柵是光學(xué)工程師使用的最基本的工具。為了設(shè)計和分析這類組件，快速物理光學(xué)建模和設(shè)計軟件VirtualLab Fusion為用戶提供了許多有用的工具。其中包括參數(shù)優(yōu)化，以輕松優(yōu)化系統(tǒng)，以及參數(shù)運(yùn)行，它允許您執(zhí)行參數(shù)掃描，以研究這些參數(shù)對設(shè)置的總體效果的影響。此外，還可以用于詳細(xì)研究具體制造過程中的偏差引入的影響
對于背光系統(tǒng)、光內(nèi)連器和近眼顯示器等許多應(yīng)用來說，將光高效地耦合到引導(dǎo)結(jié)構(gòu)中是一個重要的問題。對于這種應(yīng)用，傾斜光柵以能夠高效地耦合單色光而聞名。在本例中，提出了利用嚴(yán)格傅里葉模態(tài)方法（FMM，也稱為RCWA）對傾斜光柵的優(yōu)化方法。優(yōu)化后的光柵的衍射效率超過90%。此外，還研究了其對光柵的傾角偏差和圓角邊緣的影響。
摘要
超稀疏納米線柵——由周期介質(zhì)導(dǎo)線組成的光柵結(jié)構(gòu)，其截面比所使用的波長小得多——在很寬的波長范圍內(nèi)表現(xiàn)出強(qiáng)烈的偏振依賴性。這些特性使它們成為光學(xué)系統(tǒng)的納米結(jié)構(gòu)偏振器的可行選擇，在光學(xué)系統(tǒng)中，緊湊的可積性和熱穩(wěn)定性是至關(guān)重要的，該方法比傳統(tǒng)的基于雙折射晶體或多層系統(tǒng)的方法具有明顯的優(yōu)勢。
在本周的時事通訊中，我們對快速物理光學(xué)建模和設(shè)計軟件虛擬實(shí)驗(yàn)室融合中的這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，使用了文獻(xiàn)[J
摘要
組件內(nèi)部光場分析器： FMM使用戶能夠研究微觀和納米結(jié)構(gòu)內(nèi)的電磁場分布。為此，通過應(yīng)用傅里葉模態(tài)法/嚴(yán)格耦合波分析（FMM/RCWA）計算任意周期結(jié)構(gòu)，包括透射和反射光柵、介電或金屬光柵。也可以指定領(lǐng)域的哪一部分應(yīng)該可視化：正向模式，反向模式，或兩者結(jié)合。
尋找組件內(nèi)部光場分析器： FMM
組件內(nèi)部光場分析器： FMM是光柵光學(xué)設(shè)置的專用功能，它提供了光柵結(jié)構(gòu)內(nèi)部電磁場的可視化
前言
在光學(xué)設(shè)計領(lǐng)域，鏡頭系統(tǒng)是核心研究對象，鏡頭相關(guān)設(shè)計與仿真在光學(xué)設(shè)計中占據(jù)著重要比重。傳統(tǒng)鏡頭分析多依托幾何鏡頭設(shè)計等專業(yè)工具，而在需要精細(xì)化衍射分析的實(shí)際場景中，光學(xué)仿真需兼顧衍射效應(yīng)等關(guān)鍵物理特性。本次我將以像散轉(zhuǎn)換器為實(shí)操案例，為大家講解如何通過 VirtualLab Fusion 導(dǎo)入鏡頭文件，完成包含衍射分析的光學(xué)系統(tǒng)仿真。
圖1. 模式像散轉(zhuǎn)換器概念圖
如圖1所示
摘要
非傍軸衍射光束分束器的直接設(shè)計仍然是一個挑戰(zhàn)。由于衍射角度相當(dāng)大，元件的特征尺寸與光的波長相近。因此，通常使用的傍軸建模方法變得不準(zhǔn)確，需要嚴(yán)格的技術(shù)。因此，在這個例子中，迭代傅里葉變換算法（IFTA）和薄元件近似（TEA）被用于衍射光學(xué)元件（DOE）的初步設(shè)計，并且之后使用傅里葉模式方法（FMM）也稱為嚴(yán)格耦合波分析（RCWA）進(jìn)行嚴(yán)格的性能評估，包括在高度變化的情況下對優(yōu)點(diǎn)函數(shù)變化的研究
隨著VirtualLab Fusion版本2023.2的最新發(fā)布，添加了許多新的有用工具。但新奇之處還不止于此：我們還借此機(jī)會升級了一些以前存在的功能。我們將焦點(diǎn)放在了元件內(nèi)部場分析儀：FMM上，這是一種允許用戶可視化和研究微結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)內(nèi)部場分布的工具。分析器現(xiàn)在還可以分析2D周期性結(jié)構(gòu)。
元件內(nèi)部場分析儀：FMM
這個例子演示了如何計算1D或2D周期性微米或納米結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電磁場分布
元件內(nèi)部場分析儀：FMM
隨著VirtualLab Fusion版本2023.2的最新發(fā)布，添加了許多新的有用工具。但新奇之處還不止于此：我們還借此機(jī)會升級了一些以前存在的功能。我們將焦點(diǎn)放在了元件內(nèi)部場分析儀：FMM上，這是一種允許用戶可視化和研究微結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)內(nèi)部場分布的工具。分析器現(xiàn)在還可以分析2D周期性結(jié)構(gòu)。
光柵的魯棒性分析與優(yōu)化3個月前
傾斜光柵的魯棒性優(yōu)化
但是光柵本身的參數(shù)并不是影響這類系統(tǒng)性能的唯一因素:已知大多數(shù)具有小特征尺寸的周期結(jié)構(gòu)對入射光的偏振狀態(tài)非常敏感。作為本周的第二個用例，我們選擇了一個場景，在這個場景中，我們分析了二元光柵的偏振依賴性,并對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，使其在任意偏振角入射光下均能表現(xiàn)良好。
