光柵建模
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2025-12-08
光柵建模的實例教程
摘要
光柵是當(dāng)前光學(xué)中最常用的衍射光學(xué)元件。如今已常用于復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)，與其他組件協(xié)同作用。因此，迫切需要對系統(tǒng)內(nèi)部的光柵進行分析，從而評估系統(tǒng)的性能。我們將通過實例說明如何在VirtualLab Fusion對系統(tǒng)中的光柵建模。并將對光柵的對準(zhǔn)、光柵級次通道設(shè)置以及光柵角度響應(yīng)等問題進行討論。
2. VirtualLab Fusion中的光柵建模——概述
? 單光柵分析
?通過主窗口“光柵”菜單，可以進入僅針對光柵的特殊評估環(huán)境。
?它有助于分析和可視化光柵的衍射特性，例如衍射角度和效率。
? 系統(tǒng)內(nèi)的光柵建模
?在常規(guī)光學(xué)設(shè)置中，可以將光柵組件插入系統(tǒng)的任何位置。
?這樣可以對系統(tǒng)內(nèi)的光柵進行建模，從而在考慮光柵可能產(chǎn)生的影響的情況下評估系統(tǒng)性能。
兩種建模方法通常可以一起使用，如先優(yōu)化光柵結(jié)構(gòu)本身，然后將其插入系統(tǒng)。
3. 系統(tǒng)中的光柵對準(zhǔn)
? 安裝光柵堆棧
?為了描述系統(tǒng)內(nèi)的光柵，光柵堆棧始終固定在參考表面上（僅平面）。
?參考面在3D系統(tǒng)視圖中可視化，并有助于對齊光柵。
? 堆棧方向
?可以在參考表面的正面或背面安裝光柵堆棧
? 安裝光柵堆棧
- 為了描述系統(tǒng)內(nèi)的光柵，光柵堆棧始終固定在參考表面上（僅平面）。
- 參考面在3D系統(tǒng)視圖中可視化，并有助于對齊光柵。
? 堆棧方向- 可以在參考表面的正面或背面安裝光柵堆棧。
- 更改此選項時，必須注意嵌入介質(zhì)設(shè)置。
? 橫向位置
?對系統(tǒng)中的一般場與光柵的相互作用進行建模時，必須考慮光柵的橫向位置。
?例如，激光束（緊密地）聚焦在線性光柵的帶狀結(jié)構(gòu)或者氣隙上，效果可能會大不相同。
展開 摘要
光柵是當(dāng)前光學(xué)中最常用的衍射光學(xué)元件。如今已常用于復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)，與其他組件協(xié)同作用。因此，迫切需要對系統(tǒng)內(nèi)部的光柵進行分析，從而評估系統(tǒng)的性能。我們將通過實例說明如何在VirtualLab Fusion對系統(tǒng)中的光柵建模。并將對光柵的對準(zhǔn)、光柵級次通道設(shè)置以及光柵角度響應(yīng)等問題進行討論。
2. VirtualLab Fusion中的光柵建模——概述
? 單光柵分析
?通過主窗口“光柵”菜單，可以進入僅針對光柵的特殊評估環(huán)境。
?它有助于分析和可視化光柵的衍射特性，例如衍射角度和效率。
? 系統(tǒng)內(nèi)的光柵建模
?在常規(guī)光學(xué)設(shè)置中，可以將光柵組件插入系統(tǒng)的任何位置。
?這樣可以對系統(tǒng)內(nèi)的光柵進行建模，從而在考慮光柵可能產(chǎn)生的影響的情況下評估系統(tǒng)性能。
兩種建模方法通常可以一起使用，如先優(yōu)化光柵結(jié)構(gòu)本身，然后將其插入系統(tǒng)。
3. 系統(tǒng)中的光柵對準(zhǔn)
? 安裝光柵堆棧
?為了描述系統(tǒng)內(nèi)的光柵，光柵堆棧始終固定在參考表面上（僅平面）。
?參考面在3D系統(tǒng)視圖中可視化，并有助于對齊光柵。
? 堆棧方向
?可以在參考表面的正面或背面安裝光柵堆棧
? 安裝光柵堆棧
- 為了描述系統(tǒng)內(nèi)的光柵，光柵堆棧始終固定在參考表面上（僅平面）。
- 參考面在3D系統(tǒng)視圖中可視化，并有助于對齊光柵。
? 堆棧方向
- 可以在參考表面的正面或背面安裝光柵堆棧。
- 更改此選項時，必須注意嵌入介質(zhì)設(shè)置。
? 橫向位置
?對系統(tǒng)中的一般場與光柵的相互作用進行建模時，必須考慮光柵的橫向位置。
展開 建模目的：如何將矩形光柵界面和轉(zhuǎn)變點列界面(Transition Point List Inerface)進行組合，以構(gòu)建復(fù)雜結(jié)構(gòu)光柵，并進行近場分析和內(nèi)部場分析
工具箱：光柵工具箱
關(guān)鍵詞：矩形光柵界面 轉(zhuǎn)變點列界面 近場分析 內(nèi)部場分析
組合光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)：
圖1：光柵參數(shù)示意圖
使用VirtualLab光柵工具箱進行建模
1) 操作如下圖(1)(2)：解決方案(Solutions)/光柵工具箱(Grating Toolbox)/二維光柵仿真(2D Grating Simulations)/自定義光柵光路流程圖(General Grating Light Path Diagram)，生成光柵光路圖, 如下圖(3)
(1)
(2)
(3)
圖2：使用VirtualLab光柵工具箱進行建模步驟1)示意圖
2) 雙擊 ，進入光柵編輯窗口(Edit General Grating 2D)/結(jié)構(gòu)與功能子窗口(Structure/Function)，確定基板材料和厚度，并選擇堆棧界面。
圖3：使用VirtualLab光柵工具箱進行建模步驟2)示意圖
3) 進入堆棧界面，即堆棧編輯窗口(Edit)，通過添加(Add)按鈕依次添加平面(Plane Interface)，矩形光柵界面(Rectarngular Grating Interface)以及轉(zhuǎn)變點列界面(Transition Point List Interface)以構(gòu)建矩形組合光柵。
展開 光柵也稱衍射光柵，是由很多等節(jié)距的透光縫隙和不透光的刻線均勻相間排列構(gòu)成的光電器件，被廣泛應(yīng)用于各種光譜儀器、大功率激光和光刻等領(lǐng)域。
2023年5月18日，武漢宇熠將通過騰訊會議開展免費的線上研討會——如何使用 Ansys Zemax 進行光柵建模。本次研討會我們將說明如何在 Ansys Zemax 中使用 DLL 建模光柵以及如何設(shè)置光柵的相關(guān)參數(shù)并演示如何設(shè)計衍射光波導(dǎo)。
研討會大綱
1.如何使用 DLL 建模光柵；、
2.DLL 參數(shù)；
3.Ansys Zemax 光柵參數(shù)；
4.案例：衍射光波導(dǎo)；
研討會信息
主辦方：武漢宇熠科技有限公司
時間：2023年5月18日（下午 15：00-16：00）
地點：騰訊會議線上直播
主講人：武漢宇熠光學(xué)工程師
費用：免費
報名：掃碼報名（會議號：353 568 576）
為方便各位同行進行深入的交流探討，我們還設(shè)置了交流群，有意向的朋友可聯(lián)系工作人員申請進群。
掃碼咨詢工作人員
展開 本案例將解釋如何在VirtualLab中進行三維光柵建模
本案例所使用的工具箱為光柵工具箱
基于堆棧結(jié)構(gòu)進行光柵模擬的光柵工具箱具有兩種類型的光柵，分別為二維（2D）光柵和三維（3D）光柵
基于堆棧的光柵元件包含一個基板(base block)，堆棧(stack)則位于基板的邊界上，基板為均勻介質(zhì)，下圖為三種類型的堆棧-基板結(jié)構(gòu)
建模步驟如下：
1. 進入VirtualLab軟件主窗口，通過解決方案(Solutions)-光柵工具箱(Grating Toolbox)-三維光柵工具箱(3D Grating Toolbox)-一般光柵(General Grating Light Path Diagram)，以創(chuàng)建光路流程圖(light path diagram，簡稱LPD)
2. 雙擊LPD中的一般三維光柵(General Grating 3D)，進入光柵編輯窗口
3. (1)在結(jié)構(gòu)/功能(Structure/Function)子窗口中將第一個光學(xué)界面選擇作為堆棧(Use Stack on First Interface)，之后點擊“加載(Load)”進入VirtualLab預(yù)設(shè)堆棧目錄； (2)選擇體光柵(Volume Grating)；(3)點擊“編輯(Edit)”進入堆棧編輯窗口，如下圖所示
(1)
(2)
(3)
4. 在VirtualLab中，堆棧的定義是通過設(shè)定兩個或兩個以上平行光學(xué)界面之間填充介質(zhì)實現(xiàn)的?，F(xiàn)在我們演示如何在由兩個光學(xué)界面定義的堆棧中更換填充介質(zhì)。
展開 
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光柵建模的最新內(nèi)容
該工作流程具有以下幾個優(yōu)勢：
1.復(fù)雜的一維/二維光柵建模：借助強大的幾何編輯器，用戶可以輕松構(gòu)建并仿真任意的一維或二維光柵。
2.快速原型設(shè)計：Lumerical 中的參數(shù)會暴露給 OpticStudio。在 OpticStudio 中所做的任何修改，都可以自動觸發(fā) Lumerical 針對新的光柵結(jié)構(gòu)計算更新后的數(shù)據(jù)，并返回新結(jié)果，無需進行數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出。
本文介紹了完整的Czerny-Turner設(shè)置的模擬，包括真實的反射鏡和衍射光柵，特別是用傅里葉模態(tài)法（FMM）建模的光柵。
建模任務(wù)
結(jié)果
結(jié)果
文件信息
系統(tǒng)內(nèi)光柵建模
?在一般光路中，光柵元件可以插入到系統(tǒng)的任何位置。
?這使得在一個復(fù)雜的系統(tǒng)中對光柵進行建模，并因此評估整個系統(tǒng)的性能成為可能，同時考慮光柵的可能影響。
?光柵元件可以通過元件 > 單個表面&堆棧 > 光柵找到。
附著光柵堆棧
?為了描述系統(tǒng)內(nèi)的光柵，光柵堆?？偸歉街谝粋€虛擬參考面上(僅平面)。
授課時間：：2026/5/28（四）-5/29（五）（各城市并行開課）
課程時數(shù)：2天/城市
授課地點：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
課程費用：3600RMB/1人次
(課程包含課程材料費、開票稅金、午餐費)
課程簡介
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
衍射透鏡元件24天前
用理想光柵函數(shù)建模了LPW與局部線性光柵的相互作用。
2.
每個LPW看到的曲面部分被認為是一個線性光柵(局部)。
1.
曲面上的輸入場被看作是局部平面波(LPWs)的組成。
采用帶理想光柵函數(shù)的局部線性光柵近似法（LLGA）計算衍射透鏡的理想曲面。
薄元素近似法（TEA）對比傅里葉模態(tài)法（FMM）進行光柵建模
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。
[圖片]
軟件自動生成衍射光波導(dǎo)初始模型，支持 k 空間可視化與光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)化編輯，可快速導(dǎo)入實測輪廓數(shù)據(jù)或自定義光柵形貌，完成耦入 / 耦出 / 擴瞳光柵的一體化建模，確保系統(tǒng)裝配關(guān)系與光路傳輸路徑高度貼合實裝狀態(tài)。
示例
在一般光學(xué)設(shè)置中的示例
文件信息
更多閱覽
- 傅里葉模態(tài)法對閃耀光柵的分析
- 薄元近似法（TEA）與傅里葉模態(tài)法（FMM）在光柵建模中的比較
傾斜光柵的高級配置4個月前
傾斜光柵建模為特殊的光學(xué)介質(zhì)，可以多樣化地定義其幾何形狀。此外，幾種高級規(guī)范選項也可以在軟件中實現(xiàn)，例如添加完整和部分涂層。這個用例解釋了可用的配置選項，并討論了它們對光柵幾何形狀的影響。
