衍射光學(xué)設(shè)計(jì)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2025-12-04
衍射光學(xué)設(shè)計(jì)的視頻教程
衍射光學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)例教程
課程大綱：
1.波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ)
□ 雙光束干涉及楊氏干涉
□ 相干及非相干光源的傳播特性
□ 衍射光學(xué)與傅里葉變換
2.衍射元件概述
□ 衍射光學(xué)元件概念
□ 衍射光學(xué)元件優(yōu)點(diǎn)
□ 光束分束、整形、擴(kuò)散
□ 傅里葉變換
□ 角譜理論
□ 工作裝置類型
3.衍射光學(xué)元件理念及設(shè)計(jì)
□ 基本理念
□ 透鏡和衍射光學(xué)元件的作用
□ 分束、整形和擴(kuò)散的實(shí)質(zhì)
□ 衍射光學(xué)元件的特征尺寸
□ 衍射光學(xué)元件優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
4.IFTA簡(jiǎn)介
□ 基本設(shè)計(jì)步驟
□ 光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)——1f、2f、Fresnel、Far-field、角譜
□ 參數(shù)估算——周期和線寬的估算
□ 光學(xué)系統(tǒng)分辨率——不同結(jié)構(gòu)的分辨率
□ 配置設(shè)計(jì)過(guò)程的優(yōu)化評(píng)價(jià)函數(shù)
5.衍射元件設(shè)計(jì)案例
□ 衍射分束器參數(shù)選擇
□ 衍射分束器設(shè)計(jì)流程：規(guī)則和任意形狀
□ 衍射整形器參數(shù)選擇
□ 衍射整形器設(shè)計(jì)流程：1D和2D平頂型
□ 衍射擴(kuò)散器參數(shù)選擇
□ 衍射擴(kuò)散器設(shè)計(jì)流程：平頂型和任意圖案
6.光柵模擬分析
□ 構(gòu)建stack
□ 調(diào)整模擬參數(shù)——精度因子和衍射級(jí)次
□ 近場(chǎng)分析、衍射效率分析、內(nèi)部場(chǎng)分析
□ 2D光柵表面鍍膜分析
□ 3D表面具有減反結(jié)構(gòu)的光柵分析
□ 光柵單元陣列及透鏡陣列的建模與分析
7.光柵概述
□ 2D和3D光柵,亞波長(zhǎng)光柵,及二元光學(xué)元件
□ 標(biāo)量衍射和傅里葉變換
□ 矢量衍射和傅里葉模態(tài)法
□ 納米光學(xué)元件的應(yīng)用：抗反射、偏振控制、成像、傳感等
8.微納光學(xué)元件制作
□ 多階器件加工
□ 連續(xù)器件加工
□ 傳統(tǒng)套刻法
□ 激光直寫法
□ 納米光子器件制作概述
□ 衍射光學(xué)元件公差分析
9.答疑
展開 在這篇文章中，我們簡(jiǎn)要介紹了使用 OpticStudio 設(shè)計(jì)衍射光學(xué)元件（DOE）和超透鏡（metalens）的過(guò)程。我們討論了相位面和局部光柵的概念。附件中還提供了一些有用的DLLs，以支持特殊的 DOE 或 metalens 設(shè)計(jì)方法。（聯(lián)系我們獲取文章附件）
本文討論了衍射光學(xué)元件（DOE）和超透鏡（metalens）的設(shè)計(jì)過(guò)程。主要目的是為剛接觸這個(gè)課題的設(shè)計(jì)者提供一個(gè)起點(diǎn)，看看 OpticStudio 有哪些方法可使用。
對(duì)包括 DOE/metalens 在內(nèi)的系統(tǒng)進(jìn)行模擬和設(shè)計(jì)總是很棘手，沒(méi)有通用的方法來(lái)處理所有情況。設(shè)計(jì)師需要根據(jù)具體情況決定其設(shè)計(jì)策略。許多情況下設(shè)計(jì)過(guò)程中需要兩種不同的光學(xué)理論/算法來(lái)分別處理光束在自由空間和微觀結(jié)構(gòu)中的傳播[1-3]，而也有一些設(shè)計(jì)單純只使用光線追跡來(lái)實(shí)現(xiàn)。[4]
在這篇文章中，我們首先簡(jiǎn)要介紹了一些可能的設(shè)計(jì)思路。有關(guān)自由空間和 DOE/metalens 中的相位面和傳播方法概念的更多細(xì)節(jié)將在后面討論。在最后一節(jié)，介紹了為特殊相位面設(shè)計(jì)定制的一些有用的 DLLs。
1. 設(shè)計(jì)思路
在這一節(jié)中，我們簡(jiǎn)要地討論了一些經(jīng)典的設(shè)計(jì)思路。
1.1 相位 -> 微結(jié)構(gòu) -> 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
在這一過(guò)程中，用戶首先將 DOE/metalens 等效為其對(duì)應(yīng)的相位面來(lái)在 OpticStudio 中用光線追跡的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。然后根據(jù)得到的相位分布來(lái)設(shè)計(jì)微結(jié)構(gòu)。圖1顯示了該過(guò)程的流程圖。該圖不包括設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，例如，微結(jié)構(gòu)可以是傳統(tǒng)閃耀光柵或現(xiàn)代超透鏡。根據(jù)微結(jié)構(gòu)的類型，所需的設(shè)計(jì)和制造方法可能非常不同。
參考文獻(xiàn)[5]顯示了一個(gè)從給定的相位分布生成閃耀光柵的例子。它還討論了采用單點(diǎn)金剛石車削機(jī)的制造方式。
展開 衍射元件在不斷發(fā)展的圖案生成領(lǐng)域扮演著重要的角色，其設(shè)計(jì)需要特定的技術(shù)，而這些技術(shù)與其他類型的元件所采用的技術(shù)大不相同。
在VirtualLab中可以找到用于衍射元件設(shè)計(jì)和優(yōu)化的特定技術(shù)(如迭代傅里葉變換算法或IFTA)，可通過(guò)一個(gè)會(huì)話編輯器來(lái)完成，引導(dǎo)用戶在不太了解該方法的條件下完成設(shè)計(jì)過(guò)程。過(guò)程中包含了對(duì)設(shè)計(jì)約束的自動(dòng)檢查。
用于生成2D光標(biāo)的衍射光束分束器設(shè)計(jì)
VirtualLab中的迭代傅里葉變換算法（IFTA）可以高效和靈活地設(shè)計(jì)定制化光束分束器。
生成LightTrans圖標(biāo)的衍射擴(kuò)散器設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)了兩個(gè)具有連續(xù)或離散相位分布的衍射擴(kuò)散器，以生成LightTrans商標(biāo)。并對(duì)其性能進(jìn)行了研究。
展開 本文主要講如何查看光學(xué)系統(tǒng)的衍射強(qiáng)度。在SYNOPSYS中查看光學(xué)系統(tǒng)的衍射強(qiáng)度通常會(huì)直接使用PSF，同時(shí)也會(huì)用到DIFF指令。
首先，我們打開鏡頭文件:‘SIMPLE_REFLECTOR.RLE’，在像質(zhì)分析功能中選擇PSF：
鏡頭文件
請(qǐng)聯(lián)系工作人員獲取
此刻可以看到相關(guān)的衍射強(qiáng)度圖。
那么在SYNOPSYS上如何使用DIFF指令呢？它是在查看衍射鏡頭時(shí)經(jīng)常用到的一個(gè)指令，類似于一個(gè)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，例如，我們要檢查10以內(nèi)的艾里斑直徑，這時(shí)就會(huì)用到DIFF這個(gè)指令。我們打開鏡頭文件：‘SIMPLE_REFLECTOR.RLE’。
得到如上圖所示鏡頭結(jié)構(gòu)圖和鏡頭文件。然后重新創(chuàng)建一個(gè)宏文件并輸入DIFF指令，
保存為：‘SIMPLE_REFLECTOR.1.MAC’。
宏文件
請(qǐng)聯(lián)系工作人員獲取
接下來(lái)我們就得到了這樣一張二維衍射強(qiáng)度圖：
可以用有以下指令獲得沿單線穿過(guò)中心軸上場(chǎng)的衍射圖樣，同樣以80%的遮擋為例。重新創(chuàng)建一個(gè)宏文件并輸入：并保存為：‘SIMPLE_REFLECTOR.2.MAC’，
宏文件
請(qǐng)聯(lián)系工作人員獲取
可以得到這樣一張衍射強(qiáng)度圖，如圖所示艾里衍射環(huán)很明顯。
展開 wx_fmt=png&from=appmsg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" alt="圖片" width="429"></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(51, 51, 51);">所以它像一個(gè)具有不均勻間距的圓形衍射光柵.因?yàn)樗圆祭窠?em>衍射，所以它的衍射效率很高。</span></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-center"><strong style="color: rgb(51, 51, 51);">2.1設(shè)計(jì)要求</strong></p><p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(51, 51, 51);">下面是一個(gè)衍射透鏡設(shè)計(jì)激光光束整形器的指標(biāo)：</span></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(51, 51, 51);">將最細(xì)直徑為0.35 mm的氦氖激光束擴(kuò)展成變動(dòng)范圍在10%以內(nèi)的直徑為 10 mm 的均勻激光束。只使用兩個(gè)元件, 每個(gè)的一側(cè)都有一個(gè) DOE。
展開 
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衍射光學(xué)設(shè)計(jì)的最新內(nèi)容
Lumerical套件等工具可支持衍射光學(xué)元件設(shè)計(jì)，其不僅在學(xué)術(shù)界廣受歡迎，還被許多全球性企業(yè)用于改進(jìn)其產(chǎn)品。如果您希望優(yōu)化衍射光學(xué)元件的設(shè)計(jì)和制造，并在市場(chǎng)中占據(jù)領(lǐng)先地位，歡迎聯(lián)系我們的技術(shù)團(tuán)隊(duì)。
衍射光學(xué)元件設(shè)計(jì)與優(yōu)化
3. 周期性微納結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
4.超表面微納結(jié)構(gòu)
下午
2. 衍射光學(xué)元件設(shè)計(jì)與優(yōu)化
3. 周期性微納結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
5. 微納加工工藝方案
6.
授課時(shí)間：：2026/5/28（四）-5/29（五）（各城市并行開課）
課程時(shí)數(shù)：2天/城市
授課地點(diǎn)：深圳市光明區(qū)鳳凰街道尚智科技園1棟B座1503
課程講師：訊技光電工程師隊(duì)
課程費(fèi)用：3600RMB/1人次
(課程包含課程材料費(fèi)、開票稅金、午餐費(fèi))
課程簡(jiǎn)介
Course Introduction
光柵是現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)中最為常用的一種衍射光學(xué)元件
[圖片]
<p><strong>引言</strong></p><p>火炮身管內(nèi)壁的燒蝕、裂紋等疵病直接影響火炮使用安全性，Ф30~Ф85mm小口徑炮膛的檢測(cè)對(duì)設(shè)備的空間適配性、成像質(zhì)量和三維測(cè)量能力提出嚴(yán)苛要求，而傳統(tǒng)內(nèi)窺系統(tǒng)存在成像失真、適配性差、無(wú)法三維測(cè)量等痛點(diǎn)。Zemax作為全球領(lǐng)先的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，憑借建模、優(yōu)化、像質(zhì)評(píng)價(jià)與公差分析的全流程能力，成為攻克炮膛檢測(cè)內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)難題的核心工具
用于光束整形的衍射光學(xué)元件設(shè)計(jì)的混合算法[J]. 光子學(xué)報(bào), 2010, 39（6）: 977-981.
[5] LI Pangyue, ZHOU Shun, CHENG Jin, et al. Design of integrated lens array beam shaping system[J].
什么是光波導(dǎo)設(shè)計(jì) 的“坑”？
光波導(dǎo)作為 AR/VR 顯示、光通信、光子集成芯片等領(lǐng)域的核心光學(xué)組件，正驅(qū)動(dòng)下一代光電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革新。但從設(shè)計(jì)到量產(chǎn)的全流程中，跨尺度物理建模、多物理場(chǎng)耦合、光柵參數(shù)優(yōu)化、雜散光抑制等核心難題，讓大多的光學(xué)工程師反復(fù)陷入設(shè)計(jì)陷阱。
當(dāng)前主流光學(xué)軟件在光波導(dǎo)場(chǎng)景下存在顯著功能短板，而行業(yè)高速擴(kuò)張的需求與設(shè)計(jì)工具的滯后性形成尖銳矛盾
填寫完對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)要求之后就可以在窗體右側(cè)的繪圖框內(nèi)繪制光學(xué)系統(tǒng)方案草圖。繪圖框的基本尺寸默認(rèn)為一張橫排的A4圖紙。如果根據(jù)系統(tǒng)總體尺寸的要求需要調(diào)整繪圖框圖紙圖幅的尺寸，可以利用界面是文字框從 “圖幅選擇”中選擇，點(diǎn)擊“圖幅選擇”后會(huì)出現(xiàn)一個(gè)下拉式菜單，從中選擇所常用的圖幅尺寸代號(hào)，如果不滿足還可以選擇“自定義”，給定需要的橫向尺寸和縱向尺寸，如圖3-1。如果需要調(diào)整圖紙橫排或豎排的形式
寫在前面
仿真、模擬、有限元分析、多物理場(chǎng)……這些術(shù)語(yǔ)是不是早已成為每位仿真人的“日常”？大家是否知曉其背后的技術(shù)原理和演進(jìn)趨勢(shì)，正深刻地改變著世界？Ansys全新推出【Simulation Topics】系列專題，邀您一起探索仿真世界。本專題將以 “一期一會(huì)” 的形式，攜手各領(lǐng)域?qū)＜遥瑖@Ansys全產(chǎn)品線的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，帶您深入解析流體、結(jié)構(gòu)、電子設(shè)計(jì)及電磁仿真、光學(xué)、光子學(xué)、半導(dǎo)體、自動(dòng)駕駛
打入式斷續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)的固定組就是一般定焦系統(tǒng)的物鏡，需要獨(dú)立矯正像差。活動(dòng)組一般由正負(fù)兩組透鏡組成。在變焦過(guò)程中一般遵循系統(tǒng)相對(duì)孔徑不變?cè)瓌t。在分配活動(dòng)組兩組透鏡的焦距時(shí)有兩種求解方法，一種是根據(jù)前活動(dòng)組位置及后組位置先求出光線M1M2，很容易得到兩組份焦距值；
A) 會(huì)聚光路中打入型變焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)
