光柵仿真的案例
[VirtualLab] 用于光柵仿真的非偏振光
摘要
光柵等光學(xué)設(shè)備對光的偏振很敏感。 因此，在仿真中正確考慮光的偏振非常重要。 在實踐中，光柵有時使用非偏振光作為輸入。 我們展示了如何將這種非偏振光建模為兩個正交偏振態(tài)的平均值，用于 VirtualLab Fusion 中的光柵仿真。 提供了示例來說明軟件中的相應(yīng)設(shè)置。
光柵仿真中的非偏振光
? 光柵分析
– 對于使用傅立葉模態(tài)方法 (FMM / RCWA) 的單光柵分析，使用平面波入射來計算
例如 衍射效率是所研究光柵的固有特性。
? 非偏振平面波
– 考慮沿 z 方向的平面波，可以認為非偏振光在統(tǒng)計上可以同時具有任何偏振狀態(tài)。
– 可以將任意偏振態(tài)投影到兩個正交狀態(tài)上； 統(tǒng)計上，非偏振光沿著形成這個正交基礎(chǔ)的兩個狀態(tài)給出了相等的投影。
– 因此，我們可以以非相干的方式使用兩個正交狀態(tài)的平均值來表示非偏振光。
光柵仿真中的光源設(shè)置
? 光源偏振態(tài)的手動控制
– 光在 VirtualLab Fusion 中始終以矢量形式表示，用戶可以完全控制光源設(shè)置中的偏振狀態(tài)。
– 遵循基本概念，可以根據(jù)非偏振光的需要，使用特定的輸入偏振態(tài)進行光柵模擬。。 例如，通過選擇 TE 和 TM 偏振作為兩個正交基態(tài)，我們可以對兩種配置獨立執(zhí)行光柵仿真，然后通過功能區(qū)菜單功能手動平均結(jié)果（如下所述）。
光柵仿真中的偏振相關(guān)分析儀
? 光柵偏振分析儀
– 對于光柵衍射效率計算，VirtualLab Fusion 提供了偏振分析儀，用于研究偏振相關(guān)效應(yīng)。
– 與光柵階次分析器相比，偏振分析器對入射的偏振態(tài)有額外的控制。
– 偏振分析儀中的偏振設(shè)置獨立于光學(xué)設(shè)置中的光源設(shè)置。
展開 用于光柵仿真的非偏振光–實例討論
摘要
像光柵這樣的光學(xué)設(shè)備對光的偏振比較敏感。 因此，在仿真中適當(dāng)考慮光的偏振非常重要。 在實際中，光柵有時會以非偏振光作為輸入。 作為兩個正交偏振態(tài)的平均值，我們?yōu)槟故玖巳绾卧赩irtualLab Fusion中建模這種用于光柵仿真的非偏振光。 為此，我們提供了示例來說明軟件中的相應(yīng)設(shè)置。
光柵仿真中的非偏振光
?光柵分析
?對于使用傅立葉模態(tài)方法（FMM / RCWA）的單光柵分析，使用平面波入射來計算
例如：作為被研究光柵固有特性的衍射效率。
?非偏振平面波
?考慮到沿z方向的平面波，可以將非偏振光視為同一時間可以處于任何偏振態(tài)。
?任意偏振態(tài)可以沿兩個正交基底投影，并且統(tǒng)計上，非偏振光沿兩個正交基底給出相等的投影。
?因此，我們可以使用兩個正交狀態(tài)的平均值，并以非相干方式表示非偏振光。
光柵仿真中的光源設(shè)置
?手動控制光源偏振態(tài)
?在VirtualLab Fusion中，光始終以矢量形式表示，并且可以完全控制光源設(shè)置中的偏振態(tài)。
?按照基本概念，可以根據(jù)非偏振光的需要，以特定的輸入偏振態(tài)執(zhí)行光柵仿真。 例如，通過選擇TE和TM偏振作為兩個正交基，分別執(zhí)行光柵仿真，然后通過功能區(qū)菜單功能手動平均結(jié)果。
光柵仿真中的偏振相關(guān)分析器
?光柵偏振分析器
?為計算光柵衍射效率，VirtualLab Fusion提供了偏振分析器，用于研究偏振相關(guān)效應(yīng)。
?偏振分析器，例如：光柵級次分析器對入射的偏振態(tài)具有額外控制。
?偏振分析器中的偏振設(shè)置獨立于光學(xué)裝置中的光源設(shè)置。
展開 VirtualLab：用于光柵仿真的非偏振光
摘要
光柵等光學(xué)設(shè)備對光的偏振很敏感。因此，在仿真中正確考慮光的偏振非常重要。在實踐中，光柵有時使用非偏振光作為輸入。我們展示了如何將這種非偏振光建模為兩個正交偏振態(tài)的平均值，用于 VirtualLab Fusion 中的光柵仿真。提供了示例來說明軟件中的相應(yīng)設(shè)置。
光柵仿真中的非偏振光
? 光柵分析
– 對于使用傅立葉模態(tài)方法 (FMM / RCWA) 的單光柵分析，使用平面波入射來計算
例如 衍射效率是所研究光柵的固有特性。
? 非偏振平面波
– 考慮沿 z 方向的平面波，可以認為非偏振光在統(tǒng)計上可以同時具有任何偏振狀態(tài)。
– 可以將任意偏振態(tài)投影到兩個正交狀態(tài)上；統(tǒng)計上，非偏振光沿著形成這個正交基礎(chǔ)的兩個狀態(tài)給出了相等的投影。
– 因此，我們可以以非相干的方式使用兩個正交狀態(tài)的平均值來表示非偏振光。
光柵仿真中的光源設(shè)置
? 光源偏振態(tài)的手動控制
– 光在 VirtualLab Fusion 中始終以矢量形式表示，用戶可以完全控制光源設(shè)置中的偏振狀態(tài)。
– 遵循基本概念，可以根據(jù)非偏振光的需要，使用特定的輸入偏振態(tài)進行光柵模擬。。例如，通過選擇 TE 和 TM 偏振作為兩個正交基態(tài)，我們可以對兩種配置獨立執(zhí)行光柵仿真，然后通過功能區(qū)菜單功能手動平均結(jié)果（如下所述）。
光柵仿真中的偏振相關(guān)分析儀
? 光柵偏振分析儀
– 對于光柵衍射效率計算，VirtualLab Fusion 提供了偏振分析儀，用于研究偏振相關(guān)效應(yīng)。
– 與光柵階次分析器相比，偏振分析器對入射的偏振態(tài)有額外的控制。
– 偏振分析儀中的偏振設(shè)置獨立于光學(xué)設(shè)置中的光源設(shè)置。
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摘要
像光柵這樣的光學(xué)設(shè)備對光的偏振比較敏感。 因此，在仿真中適當(dāng)考慮光的偏振非常重要。 在實際中，光柵有時會以非偏振光作為輸入。 作為兩個正交偏振態(tài)的平均值，我們?yōu)槟故玖巳绾卧赩irtualLab Fusion中建模這種用于光柵仿真的非偏振光。 為此，我們提供了示例來說明軟件中的相應(yīng)設(shè)置。
光柵仿真中的非偏振光
?光柵分析
?對于使用傅立葉模態(tài)方法（FMM / RCWA）的單光柵分析，使用平面波入射來計算
例如：作為被研究光柵固有特性的衍射效率。
?非偏振平面波
?考慮到沿z方向的平面波，可以將非偏振光視為同一時間可以處于任何偏振態(tài)。
?任意偏振態(tài)可以沿兩個正交基底投影，并且統(tǒng)計上，非偏振光沿兩個正交基底給出相等的投影。
?因此，我們可以使用兩個正交狀態(tài)的平均值，并以非相干方式表示非偏振光。
光柵仿真中的光源設(shè)置
?手動控制光源偏振態(tài)
?在VirtualLab Fusion中，光始終以矢量形式表示，并且可以完全控制光源設(shè)置中的偏振態(tài)。
?按照基本概念，可以根據(jù)非偏振光的需要，以特定的輸入偏振態(tài)執(zhí)行光柵仿真。 例如，通過選擇TE和TM偏振作為兩個正交基，分別執(zhí)行光柵仿真，然后通過功能區(qū)菜單功能手動平均結(jié)果。
光柵仿真中的偏振相關(guān)分析器
?光柵偏振分析器
?為計算光柵衍射效率，VirtualLab Fusion提供了偏振分析器，用于研究偏振相關(guān)效應(yīng)。
?偏振分析器，例如：光柵級次分析器對入射的偏振態(tài)具有額外控制。
?偏振分析器中的偏振設(shè)置獨立于光學(xué)裝置中的光源設(shè)置。
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VirtualLab：用于光柵仿真的非偏振光
摘要
光柵等光學(xué)設(shè)備對光的偏振很敏感。因此，在仿真中正確考慮光的偏振非常重要。在實踐中，光柵有時使用非偏振光作為輸入。我們展示了如何將這種非偏振光建模為兩個正交偏振態(tài)的平均值，用于 VirtualLab Fusion 中的光柵仿真。提供了示例來說明軟件中的相應(yīng)設(shè)置。
光柵仿真中的非偏振光
? 光柵分析
– 對于使用傅立葉模態(tài)方法 (FMM / RCWA) 的單光柵分析，使用平面波入射來計算
例如 衍射效率是所研究光柵的固有特性。
? 非偏振平面波
– 考慮沿 z 方向的平面波，可以認為非偏振光在統(tǒng)計上可以同時具有任何偏振狀態(tài)。
– 可以將任意偏振態(tài)投影到兩個正交狀態(tài)上；統(tǒng)計上，非偏振光沿著形成這個正交基礎(chǔ)的兩個狀態(tài)給出了相等的投影。
– 因此，我們可以以非相干的方式使用兩個正交狀態(tài)的平均值來表示非偏振光。
光柵仿真中的光源設(shè)置
? 光源偏振態(tài)的手動控制
– 光在 VirtualLab Fusion 中始終以矢量形式表示，用戶可以完全控制光源設(shè)置中的偏振狀態(tài)。
– 遵循基本概念，可以根據(jù)非偏振光的需要，使用特定的輸入偏振態(tài)進行光柵模擬。。例如，通過選擇 TE 和 TM 偏振作為兩個正交基態(tài)，我們可以對兩種配置獨立執(zhí)行光柵仿真，然后通過功能區(qū)菜單功能手動平均結(jié)果（如下所述）。
光柵仿真中的偏振相關(guān)分析儀
? 光柵偏振分析儀
– 對于光柵衍射效率計算，VirtualLab Fusion 提供了偏振分析儀，用于研究偏振相關(guān)效應(yīng)。
– 與光柵階次分析器相比，偏振分析器對入射的偏振態(tài)有額外的控制。
– 偏振分析儀中的偏振設(shè)置獨立于光學(xué)設(shè)置中的光源設(shè)置。
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光柵仿真中的非偏振光
光柵等光學(xué)設(shè)備對光的偏振很敏感。 因此，在仿真中正確考慮光的偏振非常重要。 在實踐中，光柵有時使用非偏振光作為輸入。 我們展示了如何將這種非偏振光建模為兩個正交偏振態(tài)的平均值，用于 VirtualLab Fusion 中的光柵仿真。 提供了示例來說明軟件中的相應(yīng)設(shè)置。
光柵仿真中的光源設(shè)置
? 光柵分析
– 對于使用傅立葉模態(tài)方法 (FMM / RCWA) 的單光柵分析，使用平面波入射來計算
例如 衍射效率是所研究光柵的固有特性。
? 非偏振平面波
– 考慮沿 z 方向的平面波，可以認為非偏振光在統(tǒng)計上可以同時具有任何偏振狀態(tài)。
– 可以將任意偏振態(tài)投影到兩個正交狀態(tài)上； 統(tǒng)計上，非偏振光沿著形成這個正交基礎(chǔ)的兩個狀態(tài)給出了相等的投影。
– 因此，我們可以以非相干的方式使用兩個正交狀態(tài)的平均值來表示非偏振光。
光柵仿真中的偏振相關(guān)分析儀
? 光源偏振態(tài)的手動控制
– 光在 VirtualLab Fusion 中始終以矢量形式表示，用戶可以完全控制光源設(shè)置中的偏振狀態(tài)。
– 遵循基本概念，可以根據(jù)非偏振光的需要，使用特定的輸入偏振態(tài)進行光柵模擬。。
展開 光 · 學(xué)堂 | VirtualLab Fusion微納光學(xué)設(shè)計|光柵與超表面建模及仿真（深圳場）2026/5/28-5/29
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。隨著制作工藝的不斷提升，光柵的尺寸也越做越小。相應(yīng)地，光柵分析必須使用基于矢量電磁場原理的方法。本課程使用光之?dāng)?shù)字模型平臺VirtualLab Fusion，介紹如何使用傅里葉模態(tài)法對光柵進行嚴格精確的仿真。課程涵蓋的光柵示例既有表面型光柵，也有全息型體光柵，例如傾斜光柵、閃耀光柵、用于光學(xué)超透鏡的Nanopillar結(jié)構(gòu)等。此外還會介紹超表面的設(shè)計和參數(shù)優(yōu)化和大角度超光柵仿真。該課程無需軟件基礎(chǔ)。
展開 基于Rsoft軟件的達曼光柵仿真
2.2、達曼光柵仿真
首先根據(jù)達曼光柵的使用條件設(shè)置相關(guān)參數(shù)，
模塊：DiffractMOD
激光波長：266nm
光柵介質(zhì)折射率：1.56
偏振：TE
入射角度：0°
設(shè)置好初始環(huán)境條件，然后創(chuàng)建達曼光柵結(jié)構(gòu)。上圖為RSoft主界面，藍色三角形為光源處，紫色框為光柵周期范圍，需要設(shè)置光柵周期的XYZ大小，然后利用紅色框內(nèi)的各種模組在周期內(nèi)創(chuàng)建達曼光柵結(jié)構(gòu)。
根據(jù)優(yōu)化得來的達曼光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)，利用各種模組在紫色框內(nèi)創(chuàng)建相關(guān)結(jié)構(gòu)，然后進行仿真可以得到達曼光柵各級次的衍射能量，其不均勻度小于3%。
3、總結(jié)
利用RSoft軟件的DiffractMOD模塊可以很準確的得到衍射光柵各級次的衍射效率。
最后,有相關(guān)需求歡迎通過公眾號"320科技工作室"聯(lián)系我們
展開 JCMsuite案例展示：閃耀光柵的仿真分析
JCMsuite案例展示
閃耀光柵的仿真分析
這是一維周期線光柵案例的一個變形。它的靈感來自閃耀光柵。在一維線柵的案例中，周期單元晶胞包含通過光柵的二維橫截面。這里的橫截面包含兩個寬度、高度和角度不同的三角形。這些三角形線條位于襯底上，被背景材料包圍。示例中的材料選擇為鉻(線柵)、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(dāng)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偏振光照明的近場強度
P偏振光照明的近場強度
后處理傅里葉變換計算透射衍射級次的振幅。
參數(shù)掃描
Matlab?腳本data_analysis/run_scan_illumination.m提供對入射角的掃描。它產(chǎn)生了以下圖表，顯示了反射和透射衍射級次的強度:
在腳本data_analysis/run_scan_height.m中,在一個固定的照明角度下，其中一條三角形線的高度從50nm增至120nm。這將產(chǎn)生以下高度依賴關(guān)系
展開 [NEWSLETTER] 泰伯(TALBOT)光刻機
Lee等人，我們在六邊形網(wǎng)格上構(gòu)造了一個圓錐形光柵掩膜版，并以深度方式模擬了Talbot圖像的生成。 特別是，由于光刻過程中使用的紫外光是非偏振的，因此我們在示例中演示了如何為VirtualLab Fusion中的光柵模擬建模非偏振光。
圓錐形相位掩模的Talbot圖像
在VirtualLab Fusion中對帶有圓錐體的相位掩模版進行了建模。檢測到不同的Talbot圖像，以使柱形圖案位于主像平面中，而孔圖案出現(xiàn)在次像平面中。
用于光柵仿真的非偏振光–實例討論
示范了在VirtualLab Fusion的光柵仿真建模中，如何以兩個正交偏振態(tài)的平均值建模非偏振光的影響。
了解更多信息發(fā)送消息至: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
展開 泰伯(TALBOT)光刻機
Lee等人，我們在六邊形網(wǎng)格上構(gòu)造了一個圓錐形光柵掩膜版，并以深度方式模擬了Talbot圖像的生成。 特別是，由于光刻過程中使用的紫外光是非偏振的，因此我們在示例中演示了如何為VirtualLab Fusion中的光柵模擬建模非偏振光。
圓錐形相位掩模的Talbot圖像
在VirtualLab Fusion中對帶有圓錐體的相位掩模版進行了建模。檢測到不同的Talbot圖像，以使柱形圖案位于主像平面中，而孔圖案出現(xiàn)在次像平面中。
用于光柵仿真的非偏振光–實例討論
示范了在VirtualLab Fusion的光柵仿真建模中，如何以兩個正交偏振態(tài)的平均值建模非偏振光的影響。
了解更多信息發(fā)送消息至: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
官方網(wǎng)站: http://www.infotek.com.cn / http://www.honglun-seminary.com
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面向光柵薄膜光學(xué)性能探究的Rsoft建模與仿真
在本案中由于是2D仿真，所以Y軸方向長度不需要考慮與編輯。設(shè)定X軸方向的區(qū)域極大值和極小值分別為-period/2和period/2的前提是幾何體的中心x坐標本身設(shè)置為0。這樣保證計算區(qū)域邊界分布在光柵兩邊。
6. 查看計算結(jié)果
本案中仿真求解300~1200nm波段的反射和吸收。仿真計算結(jié)束后會自動跳出結(jié)果作圖，可在窗口中查看反射率和吸收率。同樣可以將結(jié)果進行格式輸出，如圖片或txt等。
后續(xù)可根據(jù)光譜進行定向光柵結(jié)構(gòu)優(yōu)化。通常影響光柵減反射效果的因素有材料、光柵常數(shù)、薄膜厚度、光柵形貌等。
本案為用戶介紹了利用Rsoft軟件進行簡單的矩形光柵的反射率和吸收率的仿真計算。比起其他數(shù)值模擬軟件，Rsoft有著計算速度快，計算結(jié)果更加嚴格精確等特點。
最后，歡迎大家關(guān)注我們的微信公眾號聯(lián)系我們。
展開 VirtualLab Fusion中偏振和全矢量物理光學(xué)
作為一種仿真技術(shù)，物理光學(xué)最廣為認可的優(yōu)點之一是它可以提供關(guān)于系統(tǒng)的廣泛信息。電磁場的矢量性質(zhì)，以及光在系統(tǒng)中傳播時經(jīng)常產(chǎn)生的復(fù)雜效應(yīng)，都是這一考慮的重要組成部分。這就是為什么在VirtualLab Fusion中，我們總是使用完整的矢量場信息。
下面您可以看到一些示例，展示了VirtualLab Fusion在與偏振和矢量效應(yīng)特別相關(guān)的情況下的潛力。
隨機偏振光在光柵仿真中的應(yīng)用
本文以光柵系統(tǒng)的仿真為例，說明了如何在VirtualLab Fusion中將非偏振光效應(yīng)建模為兩個正交偏振態(tài)的平均值。
共焦掃描顯微鏡
該系統(tǒng)以光柵為樣品，演示了共焦顯微鏡的功能。通過VirtualLab Fusion中對電磁場的矢量處理及其“連接場解算器”方法，初始場的偏振、透鏡表面的微弱串?dāng)_、物鏡聚焦后導(dǎo)致的縱向分量的出現(xiàn)，以及光柵的強矢量響應(yīng)，都在仿真中被自動考慮到。
展開 Lumerical 表面浮雕光柵仿真設(shè)計
2023R2 | Speos 新功能介紹
Lumerical 次波長數(shù)據(jù)模型與幾何光學(xué)聯(lián)合仿真
Lumerical光纖布拉格光柵溫度傳感器的仿真模擬
使用 Lumerical 對 VCSEL 激光器進行增益仿真
使用 Ansys Lumerical STACK 仿真抗反射偏振器件
Lumerical 單行載流子光電探測器仿真方法
案例 | 使用 Lumerical STACK 求解器優(yōu)化 OLED
技巧-Ansys Lumerical 衍射光柵仿真實例
01 說明
此示例描述了衍射光柵對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)的功率分數(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)生多個衍射級。“光柵階次傳輸”分析組使用各種與光柵相關(guān)的命令，并返回對光柵的一般表征有用的綜合結(jié)果列表：
光柵階數(shù)
每個光柵階數(shù)的光柵效率
每個光柵階的S或P偏振光的光柵效率
每個光柵階的方向余弦（遠場半球中的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)計或進一步處理以產(chǎn)生您感興趣的品質(zhì)因數(shù)。
03 運行和結(jié)果
在FDTD中打開并運行仿真文件(diffraction_grating_FDTD.fsp.)，然后打開并運行腳本文件(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次。
反射比透射顯示更多的光柵階數(shù)。這是因為基板的折射率(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)。
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