相位光柵仿真
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
相位光柵仿真的實例教程
TechWiz
在光學設置中包含透鏡系統液晶相位光柵
建模任務
液晶光柵利用了液晶折射率等光學特性周期變化引起的尋常光與非尋常光產生的相位差及偏轉特性變化的器件。液晶光柵的這一電光特性在光學計算處理、衍射光學、三維 圖像顯示和光電開關等許多領域具有廣泛的應用前景。
條件設置：
邊界條件：周期邊界條件
預傾角：1°
方位角：90°
液晶參數：Δε=5 Δn=0.139
光源：λ=633nm 水平線偏振光
器件結構(FFS型)
結果
不同位置在不同電壓下產生的相位延遲
施加電壓后產生的衍射圖樣
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TechWiz
在光學設置中包含透鏡系統液晶相位光柵
建模任務
液晶光柵利用了液晶折射率等光學特性周期變化引起的尋常光與非尋常光產生的相位差及偏轉特性變化的器件。液晶光柵的這一電光特性在光學計算處理、衍射光學、三維 圖像顯示和光電開關等許多領域具有廣泛的應用前景。
條件設置：
邊界條件：周期邊界條件
預傾角：1°
方位角：90°
液晶參數：Δε=5 Δn=0.139
光源：λ=633nm 水平線偏振光
器件結構(FFS型)
結果
不同位置在不同電壓下產生的相位延遲
施加電壓后產生的衍射圖樣
展開 Φ-OTDR是一種基于相位變化的光時域反射技術，主要利用光脈沖在光纖中傳播時,由于瑞利散射，部分散射光將耦合到光纖纖芯中并以相反的方向傳播, 然后通過干涉儀觀測散射光與發射光的相位差異，從而分析光纖狀態和位置。由于其高靈敏度和分布式感知的特性，Φ-OTDR主要作為一種分布式光纖聲學/振動傳感器使用。
本案例利用OptiSystem仿真Φ-OTDR。
首先，我們搭建一個如圖1所示的系統布局。
圖1.Φ-OTDR系統布局
利用Φ-OTDR組件模擬基于瑞利散射的光纖振動傳感器的行為。該組件可用于感應不同位置的多種振動。用戶輸入振動次數及其位置、光纖長度和光纖參數、激光特性和發射脈沖條件。然后，基于瑞利散射效應的Φ-OTDR分量計算振動頻率和位置。如圖2-圖4所示，依次設置傳輸光纖、發射脈沖以及振動分布。
圖2.光纖參數設置
圖3.發射脈沖設置
圖4.振動分布設置
我們依次在光纖1、2和3次不同位置的振動，比較結果。
a） 只考慮1處位置振動的振幅分布
b） 只考慮1處位置振動的頻率分布
圖5.只考慮1處位置振動
a） 考慮2處位置振動的振幅分布
b） 考慮2處位置振動的頻率分布
圖6.考慮2處位置振動
a） 考慮3處位置振動的振幅分布
b） 考慮3處位置振動的頻率分布
圖7.考慮3處位置振動
我們也可以導入實驗中測量的瑞利散射數據。
圖8.導入實驗測量瑞利散射數據
圖9.導入數據后的振幅分布
展開 1、概述
達曼光柵（Dammann grating,DG）是一種典型的二元光學元件（bianry optical elements，BOE），通過二元光學相位變化點的橫向位置的調制來實現激光遠場多級譜點等強度的光點陣列。
達曼光柵作為一種常用的激光分束器件，可以產生任意排列點陣且光柵均勻性不受入射光波的影響，其具有優均勻性、低損耗、結構緊湊等優良性能，在光互連、光通信、光計算和多重計算成像領域得到了廣泛的應用。
RSoft軟件的DiffractMOD是一種用于衍射光學元件結構的設計和仿真工具，基于嚴格耦合波分析（RCWA）算法，包括快速傅里葉分解和廣義傳輸線公式，可以處理復雜的周期性結構，其中包含具有有損或色散材料的介電和金屬成分。
2、達曼光柵設計仿真
達曼光柵結構設計可以基于matlab或者mathematica軟件進行優化，然后在RSoft軟件進行仿真。
2.1、達曼光柵設計
上圖為達曼光柵的一個周期結構，進行歸一化處理，光柵及其衍射級次能量分布完全由光柵結構中的那些突變點坐標（a,b）所決定。通過優化突變點坐標可以實現特定衍射級次能量的均勻化。
本文以1*14分束比的一維達曼光柵為例，利用mathematica軟件進行優化。優化步驟分三步，詳細如下所示，
首先，利用mathematica軟件編寫標量衍射理論，光束經過達曼光柵得到每個衍射級次的能量分布解析式，如上圖所示，aa，bb是二元相位突變點坐標，mm是衍射級次，theta是相位大小；
通過計算衍射級次能量可以得到衍射效率和不均勻度，然后利用衍射效率和不均勻度創建一個評價函數；
最后利用mathematica軟件求解評價函數的最優解，即可得到很好的達曼光柵結構和衍射能量分布，其能量分布如上所示。
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授課時間
2026/5/19（二）-5/20（三）
AM 9:00-PM 16:00
授課地點
上海市嘉定區南翔銀翔路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
課程費用
4800RMB/1人次
(課程包含課程材料費、開票稅金、午餐費)
課程簡介
授課時間：：2026/5/28（四）-5/29（五）（各城市并行開課）
課程時數：2天/城市
授課地點：深圳市光明區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
光柵是現代光學系統中最為常用的一種衍射光學元件
用于光柵仿真的非偏振光3個月前
光柵仿真中的非偏振光
光柵等光學設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設置。
摘要
光柵等光學設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設置。
光柵仿真中的非偏振光
? 光柵分析
– 對于使用傅立葉模態方法 (FMM / RCWA) 的單光柵分析
Φ-OTDR是一種基于相位變化的光時域反射技術，主要利用光脈沖在光纖中傳播時,由于瑞利散射，部分散射光將耦合到光纖纖芯中并以相反的方向傳播, 然后通過干涉儀觀測散射光與發射光的相位差異，從而分析光纖狀態和位置。由于其高靈敏度和分布式感知的特性，Φ-OTDR主要作為一種分布式光纖聲學/振動傳感器使用。
本案例利用OptiSystem仿真Φ-OTDR。
首先，我們搭建一個如圖1所示的系統布局
摘要
像光柵這樣的光學設備對光的偏振比較敏感。 因此，在仿真中適當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的平均值，我們為您展示了如何在VirtualLab 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設置。
光柵仿真中的非偏振光
?光柵分析
?對于使用傅立葉模態方法
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
TechWiz
在光學設置中包含透鏡系統液晶相位光柵
建模任務
液晶光柵利用了液晶折射率等光學特性周期變化引起的尋常光與非尋常光產生的相位差及偏轉特性變化的器件。液晶光柵的這一電光特性在光學計算處理、衍射光學、三維 圖像顯示和光電開關等許多領域具有廣泛的應用前景。
條件設置：
邊界條件：周期邊界條件
預傾角：1°
光柵是光衍射的周期性結構。它能把入射的光束衍射成幾束向不同方向發散的光束。
二維光柵
二維光柵在兩個水平方向上都具有周期性。存在兩個晶格矢量因此當幾何結構移位一個晶格矢量時，
下圖顯示了一個正方形晶格和一個六方形晶格的陣列排布：
正方晶格陣列；是正交的
六方晶格陣列；兩個晶格矢量形成一個60°角，且長度相等。
對于仿真，可以限制在一個單元晶胞(原始單元晶胞
這是一個簡單的二維光柵的案例，它有兩個周期的方形晶格。三維單元晶胞在x和y方向上是周期性的。它包含一個位于襯底上的菱形(平行六面體)，并被背景材料包圍。示例中的材料選擇為鉻(菱形結構)、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，平面波從襯底側垂直入射到結構內的近場強度
S偏振光照明的場矢量
