衍射光柵優(yōu)化的案例
TechWiz LCD 3D：衍射光柵分析
TechWiz LCD 3D 的衍射分析功能可以分析和設(shè)計(jì)衍射光柵。 用戶可以通過該功能查看設(shè)計(jì)器件的衍射強(qiáng)度和衍射角。
衍射圖像分析
增加了衍射圖像分析功能，可以預(yù)測相位光柵裝置后面的圖像。 該功能可以將設(shè)計(jì)的相位光柵器件的性能顯示為圖像，可用于智能窗口應(yīng)用。
使用 LC 相位光柵模擬的衍射圖像
通過 LC 相位光柵單元后的圖像
TechWiz LCD 3D：衍射光柵分析
TechWiz LCD 3D 的衍射分析功能可以分析和設(shè)計(jì)衍射光柵。用戶可以通過該功能查看設(shè)計(jì)器件的衍射強(qiáng)度和衍射角。
衍射圖像分析
增加了衍射圖像分析功能，可以預(yù)測相位光柵裝置后面的圖像。 該功能可以將設(shè)計(jì)的相位光柵器件的性能顯示為圖像，可用于智能窗口應(yīng)用。
使用 LC 相位光柵模擬的衍射圖像
通過 LC 相位光柵單元后的圖像
無源奇偶-時(shí)間光柵的衍射特性
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(bào)道了無源奇偶-時(shí)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(duì)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
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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(jí)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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文件信息
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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 無源奇偶-時(shí)間光柵的衍射特性
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(bào)道了無源奇偶-時(shí)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(duì)稱衍射效應(yīng)。
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[VirtualLab] 無源奇偶-時(shí)間光柵的衍射特性
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(bào)道了無源奇偶-時(shí)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(duì)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
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展開 鍍膜正弦光柵中光衍射的精確模擬
案例246.01：鍍膜正弦光柵中光衍射的精確模擬
這個(gè)案例演示了對(duì)于鍍膜光柵的嚴(yán)格模擬，它說明了鍍膜對(duì)所有反射級(jí)次的總反射效率的影響。
關(guān)鍵詞：嚴(yán)格分析，F(xiàn)MM，正弦光柵，鍍膜
所需工具箱子：光柵工具箱
相關(guān)案例：G.001a,Scenario 104.01
建模任務(wù)
加載例子文件‘246.01_Sinusoidal_Grating_with_Coating.lpd’,例子文件包含一個(gè)正弦光柵，使用光柵效率分析器分析光柵。
雙擊General 2D Grating component選擇Struture Function 頁面，打開編輯對(duì)話框，添加光柵。
為了在嚴(yán)格模擬時(shí)添加鍍膜，必須將堆棧作為一個(gè)序列的表面和材料添加進(jìn)來。點(diǎn)擊Stack Tools,選擇Insert Coating。
選擇光學(xué)界面no.1作為鍍膜表面。點(diǎn)擊 按鈕來載入膜層目錄。
選擇Light Trans Defined catalogs和Standard-HR catalog,點(diǎn)選Stack01_632.8nm。選擇OK關(guān)閉對(duì)Edit Coating Tool話框。
堆棧編輯器包含頂層表面的膜層。點(diǎn)擊OK關(guān)閉堆棧編輯器。點(diǎn)擊底部的OK按鈕來關(guān)閉元件對(duì)話框。使用光柵效率分析器分析光柵。
X線偏振光模擬結(jié)果：
探測器主窗口中可以看到結(jié)果信息，鍍膜后的反射率顯著加強(qiáng)。
在Ideal Plane Wave 光源編輯對(duì)話框中改變偏振態(tài)為y方向線偏光。這里有兩個(gè)預(yù)先設(shè)置好的例子文件來演示y線偏光。
Y線偏光模擬結(jié)果
對(duì)于y線偏光同樣鍍膜會(huì)顯著增加反射率。
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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(bào)道了無源奇偶-時(shí)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(duì)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
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展開 Ansys Lumerical | 衍射光柵 （DGTD）
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本文展示的是分析衍射光柵在正常入射時(shí)對(duì)寬帶平面波的響應(yīng)的過程。Lumerical 為 DGTD 求解器提供了一套光柵腳本，使計(jì)算光柵階數(shù)、衍射角和不同波長下的光柵效率等常見結(jié)果變得簡單易行。
概述
本例中的衍射光柵是平面上的半橢球體的二維陣列。寬帶（0.85-1μm）平面波通常入射到基板的表面光柵上，導(dǎo)致透射和反射區(qū)域產(chǎn)生多個(gè)衍射階數(shù)。一個(gè)名為 gratingprojection 的腳本命令返回光柵的一般表征所需的全部結(jié)果列表：
光柵階數(shù)數(shù)量
每個(gè)光柵階數(shù)的光柵效率
每個(gè)光柵階數(shù)的方向余弦（相當(dāng)于遠(yuǎn)場半球中的 theta 和 phi 值）
上述結(jié)果作為波長的函數(shù)返回，可以直接用于您的光柵設(shè)計(jì)或進(jìn)一步處理以產(chǎn)生您感興趣的品質(zhì)因數(shù)。
運(yùn)行和結(jié)果
1.打開并運(yùn)行模擬文件 （diffraction_grating_DGTD.ldev）。
2.打開并運(yùn)行腳本文件 （diffraction_grating_DGTD.lsf）。
光柵階數(shù)與波長的關(guān)系
下圖顯示了光柵支持的波長透射/反射階數(shù)。可以注意到，
光柵在較短的波長下支持更多的衍射階數(shù)。
反射顯示的數(shù)字光柵階數(shù)大于透射。這是因?yàn)榛宓恼凵渎剩?.45）大于空氣的折射率，這意味著基板中的有效波長較短。這與上述觀察結(jié)果一致。
透射和反射都顯示光柵階數(shù)在0.9 um處突然變化，低于該值時(shí)開始出現(xiàn)新的光柵階數(shù)。
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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(bào)道了無源奇偶-時(shí)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(duì)稱衍射效應(yīng)。
建模任務(wù)
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展開 OptiFDTD應(yīng)用：光柵衍射的遠(yuǎn)場分布
光柵布局在大多數(shù)情況下是周期性結(jié)構(gòu)。OptiFDTD中有兩種實(shí)現(xiàn)周期性布局的方法：PBG編輯器和VB腳本。本課將重點(diǎn)介紹以下功能：
?使用VB腳本生成光柵（或周期性）布局。
?光柵布局模擬和后處理分析
布局layout
我們將模擬如圖1所示的二維光柵布局。
圖1.二維光柵布局
用VB腳本定義一個(gè)2D光柵布局
步驟：
1通過在文件菜單中選擇“New”，啟動(dòng)一個(gè)新項(xiàng)目。
2在“Wafer Properties”對(duì)話框中設(shè)置以下參數(shù)
Wafer Dimensions：
Length (mm): 8.5
Width (mm): 3.0
2D wafer properties:
Wafer refractive index: Air
3點(diǎn)擊 Profiles 與 Materials.
展開 技巧-Ansys Lumerical 衍射光柵仿真實(shí)例
01 說明
此示例描述了衍射光柵對(duì)正入射寬帶平面波的響應(yīng)。Lumerical提供了一組光柵腳本以及“光柵階數(shù)傳輸”分析組，可以輕松計(jì)算常見結(jié)果，例如不同波長的光柵階數(shù)、衍射角和光柵效率，光柵分析組還可用于獲得特定光柵階數(shù)的功率分?jǐn)?shù)。
02 綜述
本例中的衍射光柵是平面上半橢球的二維陣列。一個(gè)寬帶（0.85~1μm)平面波通常從襯底入射到表面光柵上，從而在透射和反射區(qū)域產(chǎn)生多個(gè)衍射級(jí)。“光柵階次傳輸”分析組使用各種與光柵相關(guān)的命令，并返回對(duì)光柵的一般表征有用的綜合結(jié)果列表：
光柵階數(shù)
每個(gè)光柵階數(shù)的光柵效率
每個(gè)光柵階的S或P偏振光的光柵效率
每個(gè)光柵階的方向余弦（遠(yuǎn)場半球中的theta和phi值）
上述結(jié)果作為波長函數(shù)返回，可直接用于您的光柵設(shè)計(jì)或進(jìn)一步處理以產(chǎn)生您感興趣的品質(zhì)因數(shù)。
03 運(yùn)行和結(jié)果
在FDTD中打開并運(yùn)行仿真文件(diffraction_grating_FDTD.fsp.)，然后打開并運(yùn)行腳本文件(diffraction_grating_FDTD.lsf.)
光柵階數(shù)與波長
下圖顯示了光柵在不同波長支持的透射/反射階數(shù)。可以注意到：
光柵在更短波長支持更多的衍射級(jí)次。
反射比透射顯示更多的光柵階數(shù)。這是因?yàn)榛宓恼凵渎?1.45)大于空氣的折射率，這意味著基板中的有效波長較短。這與上述觀察一致。
透射和反射均顯示光柵階數(shù)在0.9μm處發(fā)生突變，低于0.9出現(xiàn)新的光柵階數(shù)。
展開 
高衍射效率的偏振無關(guān)透射光柵的分析與設(shè)計(jì)
光柵，特別是具有與波長相當(dāng)?shù)奶卣鞒叽绲?em>光柵，具有偏振相關(guān)的光學(xué)特性。 這使得設(shè)計(jì)的具有高衍射效率的光柵難以用于任意偏振。 根據(jù)文獻(xiàn)[T. Clausnitzer, et al，Proc. SPIE 5252,174-182（2003）]中報(bào)道的概念，我們展示了如何嚴(yán)格分析光柵的偏振相關(guān)特性，以及如何使用參數(shù)優(yōu)化來設(shè)計(jì)具有高衍射效率的偏振無關(guān)光柵。
摘要
[VirtualLab Fusion ]光柵區(qū)域衍射級(jí)數(shù)和效率的規(guī)范
為了耦合，可以在光導(dǎo)的表面上定義光柵區(qū)域，并可非常靈活地對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行配置：區(qū)域的形狀、它的通道、光柵的參數(shù)和要通過系統(tǒng)跟蹤的光柵階數(shù)，以及用于模擬光與光柵相互作用的方法。光柵可由用戶隨意調(diào)整。在這個(gè)用例中，我們專注于光柵相關(guān)方面的配置：選擇要模擬的光柵級(jí)次以及其確定效率的不同機(jī)制（理想化或嚴(yán)格化）。
2.建模任務(wù)
3.系統(tǒng)計(jì)算
4.區(qū)域定義
5.選擇光柵級(jí)次和仿真
光柵階定義
理想和真實(shí)光柵的效率設(shè)置
1.理想光柵效率設(shè)置
所有級(jí)次的光柵效率設(shè)置
2.可編程效率設(shè)置
所有級(jí)次的光柵效率設(shè)置
?效率的可編程選項(xiàng)使用與恒定選項(xiàng)相同的假設(shè)（參見前文），以便根據(jù)效率值建立矢量行為。
?然而，可編程模式使用戶可以更靈活地分配效率值，該值取決于其他系統(tǒng)參數(shù)，如波長、入射平面波方向和其他用戶定義的全局參數(shù)。
?編輯按鈕打開源代碼編輯器以輸入相應(yīng)的代碼片段。它還帶有一個(gè)有效性指示器和其他選項(xiàng)卡，例如，可以聲明附加參數(shù)（以多種數(shù)據(jù)格式）以供后續(xù)在代碼中使用。
3.實(shí)際光柵效率設(shè)置
?在對(duì)真實(shí)光柵運(yùn)行一次模擬后，關(guān)于該光柵如何變換輸入場的計(jì)算信息會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)在查找表 (LUT) 中，因此不必重復(fù)相同的（可能在數(shù)值上成本高昂）模擬。
?如果任何可能影響光柵響應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)被修改（波長、平面波方向），當(dāng)再次運(yùn)行模擬時(shí)，新信息會(huì)添加到 LUT。
?可以保存計(jì)算出的查找表，以便以后在采用相同光柵和配置的相同或不同系統(tǒng)中使用
4.真實(shí)光柵結(jié)構(gòu)的配置
5.場追跡仿真
6.文檔信息
展開 Ansys Zemax | 利用 Kogelnik 方法模擬體全息光柵的衍射效率
本文介紹了OpticStudio 21.1中新的原生體全息模擬功能，此功能考慮到全息光柵的物理特性，在序列模式下對(duì)其進(jìn)行全面模擬和分析。同時(shí)，也示范使用現(xiàn)有DLL在非序列模式下展示相同的功能。這些分析對(duì)于設(shè)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）的頭戴型顯示器（HMD）和抬頭顯示器（HUD）等系統(tǒng)非常重要。
本文解釋了模型中使用的理論和參數(shù)，并介紹了5個(gè)系統(tǒng)范例。
序列模式的體全息在OpticStudio的所有版本上都可以使用，但是衍射效率分析只有訂閱制才能使用。DLL是訂閱制旗艦版本的功能。
下載
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簡介
體全息在許多類型的光學(xué)系統(tǒng)中很受歡迎，例如：抬頭顯示器（HUD）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）的頭戴式顯示器（HMD）。全息能夠?qū)⒐饩€衍射到任何所需的角度，其波長和角度的選擇性使其能夠創(chuàng)造更輕、更緊密的光學(xué)系統(tǒng)。
OpticStudio長期以來一直支持理想全息的模擬。然而，為了準(zhǔn)確地說明體全息的特性，除了考慮衍射光線的傳播方向外，還必須考慮衍射效率、材料收縮或折射率變化等因素。考慮衍射效率使用戶能夠進(jìn)行圖像模擬和綜合優(yōu)化等高級(jí)分析。
表面浮雕光柵與體全息光柵的比較
在介紹這個(gè)模型之前，我們先簡單解釋一下表面浮雕光柵（SRG）和體全息光柵（VHG）的區(qū)別。這兩種光柵在光學(xué)系統(tǒng)中的作用幾乎是一樣的，但在制造和模擬方面卻有很大的不同。
圖 1. （a） 表面浮雕光柵 （b） 體全息光柵
圖1（b）所示的VHG是通過在感光材料薄膜上曝光兩個(gè)或多個(gè)光束來制造。然后將薄膜進(jìn)行化學(xué)或熱顯影：這就是光柵。光柵上的表面是光滑的，但光柵內(nèi)部的折射率是正弦調(diào)變的。為了對(duì)VHG進(jìn)行建模，需要使用高效的Kogelnik理論或嚴(yán)格耦合波分析（RCWA）等算法。
展開 VirtualLab Fusion：光柵區(qū)域衍射級(jí)數(shù)和效率的規(guī)范
為了耦合，可以在光導(dǎo)的表面上定義光柵區(qū)域，并可非常靈活地對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行配置：區(qū)域的形狀、它的通道、光柵的參數(shù)和要通過系統(tǒng)跟蹤的光柵階數(shù)，以及用于模擬光與光柵相互作用的方法。光柵可由用戶隨意調(diào)整。在這個(gè)用例中，我們專注于光柵相關(guān)方面的配置：選擇要模擬的光柵級(jí)次以及其確定效率的不同機(jī)制（理想化或嚴(yán)格化）。
2. 建模任務(wù)
3. 系統(tǒng)計(jì)算
4. 區(qū)域定義
5. 選擇光柵級(jí)次和仿真
光柵階定義
理想和真實(shí)光柵的效率設(shè)置
1. 理想光柵效率設(shè)置
所有級(jí)次的光柵效率設(shè)置
2. 可編程效率設(shè)置
所有級(jí)次的光柵效率設(shè)置
□ 效率的可編程選項(xiàng)使用與恒定選項(xiàng)相同的假設(shè)（參見前文），以便根據(jù)效率值建立矢量行為。
□ 然而，可編程模式使用戶可以更靈活地分配效率值，該值取決于其他系統(tǒng)參數(shù)，如波長、入射平面波方向和其他用戶定義的全局參數(shù)。
□ 編輯按鈕打開源代碼編輯器以輸入相應(yīng)的代碼片段。它還帶有一個(gè)有效性指示器和其他選項(xiàng)卡，例如，可以聲明附加參數(shù)（以多種數(shù)據(jù)格式）以供后續(xù)在代碼中使用。
3. 實(shí)際光柵效率設(shè)置
□ 在對(duì)真實(shí)光柵運(yùn)行一次模擬后，關(guān)于該光柵如何變換輸入場的計(jì)算信息會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)在查找表 (LUT) 中，因此不必重復(fù)相同的（可能在數(shù)值上成本高昂）模擬。
□ 如果任何可能影響光柵響應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)被修改（波長、平面波方向），當(dāng)再次運(yùn)行模擬時(shí)，新信息會(huì)添加到 LUT。
□ 可以保存計(jì)算出的查找表，以便以后在采用相同光柵和配置的相同或不同系統(tǒng)中使用
4. 真實(shí)光柵結(jié)構(gòu)的配置
5.
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