衍射光柵建模
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
衍射光柵建模的實(shí)例教程
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
走進(jìn)VirtualLab Fusion
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]
VirtualLab Fusion技術(shù)
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
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本文展示的是分析衍射光柵在正常入射時(shí)對寬帶平面波的響應(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)。
展開 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 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(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。“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(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 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
走進(jìn)VirtualLab Fusion
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]
VirtualLab Fusion技術(shù)
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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
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衍射光柵建模的最新內(nèi)容
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
具有折射表面和衍射表面的混合透鏡在不同應(yīng)用中已成為一種很有前途的解決方案。在這里，我們展示了一個(gè)混合目鏡的例子，其中一個(gè)用真實(shí)表面建模的衍射透鏡被用來糾正色差。利用局部線性光柵近似（LLGA）電磁場求解器處理衍射光柵結(jié)構(gòu)的傳播，并結(jié)合薄透鏡組元近似（TEA）和傅里葉模態(tài)法（FMM）作為基礎(chǔ)局部求解器。內(nèi)部精度準(zhǔn)則控制兩種算法中哪一種使用在哪個(gè)橫向位置。
摘要
薄元近似(TEA)與傅里葉模態(tài)法(FMM)的光柵建模1個(gè)月前
[圖片]
?
狹縫模擬
偏振體光柵(PVGs)模擬也可以用來識別一階反射率。
基于極坐標(biāo)圖和圖像結(jié)果文件，對考慮衍射效應(yīng)的光柵模型的設(shè)計(jì)有很大的幫助。
液晶顯示面板的光柵結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了衍射圖樣。根據(jù)遠(yuǎn)場方程，將衍射光計(jì)算為輸出光通過光柵介質(zhì)的電場之和。
液晶顯示面板的光柵結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了衍射圖樣。根據(jù)遠(yuǎn)場方程，將衍射光計(jì)算為輸出光通過光柵介質(zhì)的電場之和。
基于極坐標(biāo)圖和圖像結(jié)果文件，對考慮衍射效應(yīng)的光柵模型的設(shè)計(jì)有很大的幫助。
偏振體光柵(PVGs)模擬也可以用來識別一階反射率。
? 狹縫模擬
（a）極坐標(biāo)圖
（b）顏色輪廓
（c）衍射強(qiáng)度
? 液晶相位光柵模擬
（d）TRN數(shù)據(jù) （e）極坐標(biāo)圖
最后，通過使用 VirtualLab Fusion 進(jìn)行仿真，顯示了對不期望的高衍射級次的抑制效果。
在本示例中，根據(jù) Bang 等人的研究成果，在分束 DOE 系統(tǒng)中將體光柵設(shè)計(jì)成角度濾波器，以抑制不需要的高衍射階數(shù)。為此，首先分析了體光柵的角度靈敏度。
全息體光柵通常由雙光束干涉制成，以其波長和角度敏感性而著稱
摘要
全息體光柵通常由雙光束干涉制成，以其波長和角度敏感性而著稱。因此，它們可以被設(shè)計(jì)成角度截止濾波器。
在本示例中，根據(jù) Bang 等人的研究成果，在分束 DOE 系統(tǒng)中將體光柵設(shè)計(jì)成角度濾波器，以抑制不需要的高衍射階數(shù)。為此，首先分析了體光柵的角度靈敏度。
最后，通過使用 VirtualLab Fusion
光柵，特別是具有與波長相當(dāng)?shù)奶卣鞒叽绲墓鈻牛哂衅裣嚓P(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。
利用衍射表面消色差的混合目鏡建模5個(gè)月前
同時(shí)具有折射和衍射表面的混合透鏡已成為一種極具潛力的解決方案應(yīng)用于多種領(lǐng)域。在此案例中，我們將演示混合目鏡的一個(gè)例子，其中利用衍射透鏡表面對色差進(jìn)行了校正。由ZemaxOpticStudio?進(jìn)行初始化設(shè)計(jì)，并導(dǎo)入VirtualLab Fusion進(jìn)行進(jìn)一步研究。建模可以基于期望的波前相位響應(yīng)或者考慮實(shí)際的衍射表面結(jié)構(gòu)（以連續(xù)或量化的方式）進(jìn)行。
1. 摘要
無源奇偶-時(shí)間光柵的衍射特性6個(gè)月前
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
