光場分析
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2025-12-29
光場分析的實例教程
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。
評估模式
評估區(qū)域
光柵類型
光柵表面的采樣
光柵表面的采樣
文件信息
更多閱讀
? Thin Element Approximation (TEA) vs. Fourier Modal Method (FMM) for Grating Modeling
? Configuration of Grating Structures by using special Media
? Analysis Blazed Grating Analysis by Fourier Modal Method
展開 下圖顯示了當波長為193nm時，平面波從襯底側(cè)垂直入射到結(jié)構(gòu)內(nèi)的近場強度
S偏振光照明的場矢量
P偏振光照明的場矢量
后處理傅里葉變換計算透射衍射級次的振幅。
對計量系統(tǒng)的分析不可避免地需要考慮物理光學效應(yīng)(相干、偏振、干涉、行射等)，以產(chǎn)生現(xiàn)實、充分的結(jié)果。VirtualLab Fusion為這種分析提供了必要的工具，利用快速物理光學理論來促進快速仿真。
干涉系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用于光學測量和光學檢測等領(lǐng)域。對這類系統(tǒng)工作原理的討論必須要結(jié)合物理光學的知識，如光的電磁場表示、光的波動性、光場的疊加等。顯微系統(tǒng)也是組成光學測量的一個重要組成部分，課程內(nèi)容中也涵蓋了高NA系統(tǒng)，微觀與宏觀相結(jié)合的完整系統(tǒng)仿真如晶圓檢測系統(tǒng)，摩爾紋系統(tǒng)等。該課程無需軟件基礎(chǔ)。
課程大綱
1
VirtualLab Fusion軟件介紹
光之數(shù)字模型平臺原理介紹
電磁場的表達形式
VirtualLab Fusion用戶界面的基礎(chǔ)操作
2
基礎(chǔ)知識簡介
干涉發(fā)生的條件
楊氏雙縫干涉實驗特性
激光邁克爾遜干涉--非序列追跡和參數(shù)掃描功能介紹
3
干涉測量系統(tǒng)建模
利用FP腔研究鈉原子D線光譜
光學相干層析掃描系統(tǒng)
Inces - Gaussian光束產(chǎn)生渦旋陣列激光光束的觀測
利用剪切干涉法的準直測量
基于菲索干涉儀的面型檢測
Mirau干涉儀
基于零位檢測的CGH設(shè)計
4
微觀與宏觀結(jié)合的完整系統(tǒng)仿真
結(jié)構(gòu)光照明的顯微鏡系統(tǒng)
用于微結(jié)構(gòu)晶圓檢測的光學系統(tǒng)
摩爾紋的仿真
展開 在本周的時事通訊中，我們對快速物理光學建模和設(shè)計軟件虛擬實驗室融合中的這種結(jié)構(gòu)進行了詳細的分析，使用了文獻[J. W。Yoon等人。OE,23,28849-28856（2015）]作為參考。在這個例子中，我們不僅計算了由周期結(jié)構(gòu)反射和傳輸?shù)?em>光的偏振相關(guān)效率，而且還可視化了電場如何在內(nèi)部傳播，清楚地說明了納米線排列的極化行為：tm偏振部分幾乎不受影響，而te偏振部分幾乎完全反射。
這個分析是由VirtualLab Fusion的組件內(nèi)光場分析儀： FMM。你也可以在下面的鏈接中找到詳細的指南。
超稀疏介質(zhì)納米線柵偏振器
組件內(nèi)部光場分析儀： FMM
演示了一種分析器，它允許計算通過光柵組件傳播的光場。為此目的，F(xiàn)MM是要采用不同形狀的周期結(jié)構(gòu)。
利用傅里葉模態(tài)法（FMM，也稱為RCWA）分析了超稀疏介質(zhì)納米線網(wǎng)格的偏振相關(guān)特性。
展開 本期推文主要介紹使用Lumerical軟件中的FDTD模塊進行MMI結(jié)構(gòu)的光譜及光場分析模擬。話不多說，開始啦：
首先是幾何建模部分
圖1
在這里我們以三維結(jié)構(gòu)為例子構(gòu)建光柵的一小部分區(qū)域，首先作出一個矩形波導作為結(jié)構(gòu)的包層（襯底，如灰色圖示）設(shè)定波導的長度為4mm,如下圖所示。
類似地，作出光波導的新層和反射波導的結(jié)構(gòu)，如下圖所示：
圖2
在這里補充說明的是幾何部分同時鏈接上了材料的屬性，分別為摻雜二氧化硅（纖芯）和純二氧化硅（包層）在這里不做過多贅述
在模擬過程中分別在光波導器件的起始端口和傳輸末尾端口放置一個監(jiān)視器以監(jiān)視結(jié)構(gòu)的透射和反射光譜。
光源配置如下：
在光源配置中選擇系統(tǒng)自帶的基本模式進行入射，并且設(shè)定波長區(qū)間為1.1-1.3微米：
圖3
在監(jiān)視器中我們選擇時間監(jiān)視、光功率、電場監(jiān)測并且分別命名為反射光譜和透射光譜。
結(jié)果展示：
透射光譜模擬
反射光譜模擬
電場傳輸
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授課時間
2026/6/23（二）-6/24（三）AM 9:00-PM 16:00
授課地點
上海市嘉定區(qū)南翔銀翔路819號中暨大廈18樓1805室
課程講師
訊技光電工程團隊及資深顧問
A 36, 1551-1558 (2019)
參考文獻
VirtualLab Fusion的強大之處，不只是“能算出結(jié)果”，而是它提供了一套圍繞光場傳播的完整分析邏輯。VirtualLab Fusion 的場追跡技術(shù)，本質(zhì)上是將光場傳播統(tǒng)一到傅里葉域框架下，再針對不同傳播任務(wù)選擇合適的傅里葉變換算法組合來實現(xiàn)高效而精確的計算。
總結(jié)
本案例通過 OAS 軟件完成全息照相記錄與再現(xiàn)全流程仿真，驗證了軟件在相干干涉、衍射成像與復雜光場分析中的高精度與高效率。OAS 憑借跨尺度仿真、光束追跡與矢量場傳播能力，為全息光學、三維成像提供一體化設(shè)計仿真平臺，顯著縮短研發(fā)周期、降低實驗成本，支撐全息技術(shù)工程化落地與性能升級。
這個分析是由VirtualLab Fusion的組件內(nèi)光場分析儀： FMM。你也可以在下面的鏈接中找到詳細的指南。
超稀疏介質(zhì)納米線柵偏振器
組件內(nèi)部光場分析儀： FMM
演示了一種分析器，它允許計算通過光柵組件傳播的光場。為此目的，F(xiàn)MM是要采用不同形狀的周期結(jié)構(gòu)。
利用傅里葉模態(tài)法（FMM，也稱為RCWA）分析了超稀疏介質(zhì)納米線網(wǎng)格的偏振相關(guān)特性。
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。
評估模式
評估區(qū)域
光柵類型
光柵表面的采樣
光柵表面的采樣
文件信息
更多閱讀
? Thin Element Approximation (TEA) vs.
OAS 光學軟件憑借其高精度幾何光學建模、非序列光線追跡及光場分析能力，成為周期型懸浮圖樣設(shè)計與優(yōu)化的專業(yè)工具。
案例設(shè)置與操作
參數(shù)設(shè)置
在 OAS 軟件中定義微透鏡陣列參數(shù)，設(shè)置單透鏡焦距為 200μm、陣列周期 50μm，透鏡面型為球面；字符陣列選用 “OAS” 圖案中的字母A，像素尺寸 10μm×10μm，陣列周期小于透鏡周期。
OAS 光學軟件以強大的微結(jié)構(gòu)建模與光場分析能力，為 MLA 投影燈的性能優(yōu)化提供可靠技術(shù)支撐。
案例設(shè)置與操作
模型構(gòu)建
利用 OAS 軟件的陣列建模功能，精準構(gòu)建三陣列核心結(jié)構(gòu)：將聚光透鏡陣列設(shè)為六邊形單元排布，輸入曲率半徑、厚度等關(guān)鍵參數(shù)；底片陣列定義為帶品牌標識的光線遮擋元件，投影透鏡陣列采用低色散光學玻璃。
這是一個簡單的二維光柵的例子，具有雙重周期(六方)晶格。三維單元晶胞在x和y平面上是周期性的。它包含兩個不同的菱形(平行六面體)，位于襯底上，被背景材料包圍。我們選擇了一個直角線單元晶胞(最小原始單元格)來避免結(jié)構(gòu)的計算域邊界的不利切割。案例中的材料選擇為鉻(菱形)，玻璃(基底)和空氣(背景材料)。
光柵被S和P偏振平面波照亮。JCMsuite計算近場分布。下圖顯示了當波長為193nm時
本期推文主要介紹使用Lumerical軟件中的FDTD模塊進行MMI結(jié)構(gòu)的光譜及光場分析模擬。話不多說，開始啦：
首先是幾何建模部分
圖1
在這里我們以三維結(jié)構(gòu)為例子構(gòu)建光柵的一小部分區(qū)域，首先作出一個矩形波導作為結(jié)構(gòu)的包層（襯底，如灰色圖示）設(shè)定波導的長度為4mm,如下圖所示。
基于矢量光束經(jīng)透鏡聚焦的光場分布分析，在高數(shù)值孔徑系統(tǒng)中，矢量衍射光束聚焦場具有以下特征：
（1） 聚焦光場具有顯著的偏振特性，要用矢量衍射理論進行分析計算；
（2） 聚焦光場各偏振分量與入射光場偏振態(tài)相關(guān)，并且出現(xiàn)軸向偏振分量。經(jīng)過高數(shù)值孔徑透鏡聚焦，光束的矢量偏振性質(zhì)發(fā)生變化。
