光柵偏振分析的案例
[VirtualLab] 用于光柵仿真的非偏振光
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，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計上可以同時具有任何偏振狀態。
– 可以將任意偏振態投影到兩個正交狀態上； 統計上，非偏振光沿著形成這個正交基礎的兩個狀態給出了相等的投影。
– 因此，我們可以以非相干的方式使用兩個正交狀態的平均值來表示非偏振光。
光柵仿真中的光源設置
? 光源偏振態的手動控制
– 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置中的偏振狀態。
– 遵循基本概念，可以根據非偏振光的需要，使用特定的輸入偏振態進行光柵模擬。。 例如，通過選擇 TE 和 TM 偏振作為兩個正交基態，我們可以對兩種配置獨立執行光柵仿真，然后通過功能區菜單功能手動平均結果（如下所述）。
光柵仿真中的偏振相關分析儀
? 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，用于研究偏振相關效應。
– 與光柵階次分析器相比，偏振分析器對入射的偏振態有額外的控制。
– 偏振分析儀中的偏振設置獨立于光學設置中的光源設置。
展開 VirtualLab：用于光柵仿真的非偏振光
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，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計上可以同時具有任何偏振狀態。
– 可以將任意偏振態投影到兩個正交狀態上；統計上，非偏振光沿著形成這個正交基礎的兩個狀態給出了相等的投影。
– 因此，我們可以以非相干的方式使用兩個正交狀態的平均值來表示非偏振光。
光柵仿真中的光源設置
? 光源偏振態的手動控制
– 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置中的偏振狀態。
– 遵循基本概念，可以根據非偏振光的需要，使用特定的輸入偏振態進行光柵模擬。。例如，通過選擇 TE 和 TM 偏振作為兩個正交基態，我們可以對兩種配置獨立執行光柵仿真，然后通過功能區菜單功能手動平均結果（如下所述）。
光柵仿真中的偏振相關分析儀
? 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，用于研究偏振相關效應。
– 與光柵階次分析器相比，偏振分析器對入射的偏振態有額外的控制。
– 偏振分析儀中的偏振設置獨立于光學設置中的光源設置。
展開 VirtualLab：用于光柵仿真的非偏振光
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，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計上可以同時具有任何偏振狀態。
– 可以將任意偏振態投影到兩個正交狀態上；統計上，非偏振光沿著形成這個正交基礎的兩個狀態給出了相等的投影。
– 因此，我們可以以非相干的方式使用兩個正交狀態的平均值來表示非偏振光。
光柵仿真中的光源設置
? 光源偏振態的手動控制
– 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置中的偏振狀態。
– 遵循基本概念，可以根據非偏振光的需要，使用特定的輸入偏振態進行光柵模擬。。例如，通過選擇 TE 和 TM 偏振作為兩個正交基態，我們可以對兩種配置獨立執行光柵仿真，然后通過功能區菜單功能手動平均結果（如下所述）。
光柵仿真中的偏振相關分析儀
? 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，用于研究偏振相關效應。
– 與光柵階次分析器相比，偏振分析器對入射的偏振態有額外的控制。
– 偏振分析儀中的偏振設置獨立于光學設置中的光源設置。
展開 [VirtualLab] 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（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。
?任意偏振態可以沿兩個正交基底投影，并且統計上，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置
?手動控制光源偏振態
?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置中的偏振態。
?按照基本概念，可以根據非偏振光的需要，以特定的輸入偏振態執行光柵仿真。 例如，通過選擇TE和TM偏振作為兩個正交基，分別執行光柵仿真，然后通過功能區菜單功能手動平均結果。
光柵仿真中的偏振相關分析器
?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，用于研究偏振相關效應。
?偏振分析器，例如：光柵級次分析器對入射的偏振態具有額外控制。
?偏振分析器中的偏振設置獨立于光學裝置中的光源設置。
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（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。
?任意偏振態可以沿兩個正交基底投影，并且統計上，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置
?手動控制光源偏振態
?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置中的偏振態。
?按照基本概念，可以根據非偏振光的需要，以特定的輸入偏振態執行光柵仿真。 例如，通過選擇TE和TM偏振作為兩個正交基，分別執行光柵仿真，然后通過功能區菜單功能手動平均結果。
光柵仿真中的偏振相關分析器
?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，用于研究偏振相關效應。
?偏振分析器，例如：光柵級次分析器對入射的偏振態具有額外控制。
?偏振分析器中的偏振設置獨立于光學裝置中的光源設置。
展開 用于光柵仿真的非偏振光
例如，通過選擇 TE 和 TM 偏振作為兩個正交基態，我們可以對兩種配置獨立執行光柵仿真，然后通過功能區菜單功能手動平均結果（如下所述）。
示例 #1：使用非偏振紫外光的 Talbot 圖像
? 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，用于研究偏振相關效應。
– 與光柵階次分析器相比，偏振分析器對入射的偏振態有額外的控制。
– 偏振分析儀中的偏振設置獨立于光學設置中的光源設置。
展開 [VirtualLab] 光柵偏振分析器
非錐形入射的偏振方向
c.p-s坐標系
d.TE-TE坐標系
入射平面由光柵表面的法向量和入射光線的方向向量定義（在非錐形情況下，光柵向量也在這個平面內）。p-極化狀態與入射平面平行，而s-極化狀態與之垂直。對于TE/TM極化，這也相應有效（TM：平行，TE：垂直）。
錐形入射的偏振方向
c.p-s坐標系
d.TE-TM坐標系
在錐形情況下，光的入射方向不再是由表面法線和光柵矢量定義的平面內。同樣，入射光線的偏振狀態是根據入射方向和光柵表面的法線矢量形成的入射平面來定義的。
輸出數據的規格
除了兩個正交偏振方向的效率外，該分析儀還提供其他評價函數，如偏振對比度和平均效率。
-Ex方向的Ix效率：Ex偏振的整體反射/傳輸效率。
-Ey方向的Iy效率：Ey偏振的整體反射/傳輸效率。
-偏振對比度：P=Ix/Iy。
-平均效率：A=(Ix+Iy)/2。
內置的參數運行功能
-分析器提供了一個內置的Parameter Run功能，用于分析指定范圍內的波長和/或入射角的目標函數。
-此外，一些Advanced Outputs也是可用的，例如，在定義的波長或角度范圍內說明所選優點函數的變化的圖示。
展開 光柵偏振分析器
非錐形入射的偏振方向
瓊斯矢量分別描述了沿光源X軸和Y軸的電場。
c.p-s坐標系
錐形入射的偏振方向
入射平面由光柵表面的法向量和入射光線的方向向量定義（在非錐形情況下，光柵向量也在這個平面內）。p-極化狀態與入射平面平行，而s-極化狀態與之垂直。對于TE/TM極化，這也相應有效（TM：平行，TE：垂直）。
輸出數據的規格
在錐形情況下，光的入射方向不再是由表面法線和光柵矢量定義的平面內。同樣，入射光線的偏振狀態是根據入射方向和光柵表面的法線矢量形成的入射平面來定義的。
內置的參數運行功能
-平均效率：A=(Ix+Iy)/2。
-偏振對比度：P=Ix/Iy。
-Ey方向的Iy效率：Ey偏振的整體反射/傳輸效率。
-Ex方向的Ix效率：Ex偏振的整體反射/傳輸效率。
除了兩個正交偏振方向的效率外，該分析儀還提供其他評價函數，如偏振對比度和平均效率。
展開 [NEWSLETTER] 光柵的偏振分析
光柵是許多經典和現代光學系統的基本組成元件，如光譜儀和近眼顯示領域。光柵的一個特征是對入射光的偏振敏感性，以及通常情況下較強的矢量特性。
無論這種影響是否有益，快速物理光學軟件為您提供了幫助：首先，通過了一致的矢量處理，它不僅包括場和光柵本身，也包括可能包含光柵的光學系統。其次，Virtuallab Fusion提供了對光柵的矢量特征進行詳細的分析的必要工具。
在下面的示例中，我們將深入介紹偏振分析器——光柵光學平臺中的一個強大工具，允許用戶計算不同偏振狀態下光柵級次的衍射效率，并提供額外選項來研究波長和入射角的作用——以及傾斜光柵偏振效應的研究。
偏振分析器
此功能用例演示了偏振分析器分析和優化光柵結構的能力。
研究衍射級次的偏振狀態
VirtualLab Fusion能夠對光柵結構進行詳細分析，包括分析可能的衍射級次和偏振態的變化。
展開 VirtualLab Fusion光柵的偏振分析
在下面的示例中，我們將深入介紹偏振分析器——光柵光學平臺中的一個強大工具，允許用戶計算不同偏振狀態下光柵級次的衍射效率，并提供額外選項來研究波長和入射角的作用——以及傾斜光柵偏振效應的研究。
無論這種影響是否有益，快速物理光學軟件為您提供了幫助：首先，通過了一致的矢量處理，它不僅包括場和光柵本身，也包括可能包含光柵的光學系統。其次，Virtuallab Fusion提供了對光柵的矢量特征進行詳細的分析的必要工具。
光柵是許多經典和現代光學系統的基本組成元件，如光譜儀和近眼顯示領域。光柵的一個特征是對入射光的偏振敏感性，以及通常情況下較強的矢量特性。
研究衍射級次的偏振狀態
此功能用例演示了偏振分析器分析和優化光柵結構的能力。
展開 高效偏振無關透射光柵的分析與設計
摘要
當光柵的特征尺寸與波長相當時，具有偏振相關的光學特性。這使得難以針對任意偏振設計出具有高衍射效率的光柵。根據文獻中的概念[T. Clausnitzer, et al., Proc. SPIE 5252, 174-182 (2003)], 我們將展示如何嚴格分析光柵的偏振相關特性，以及如何使用參數優化設計具有高衍射效率的偏振無關光柵。
建模任務
光柵特性與參數的嚴格分析
不同光柵周期下的衍射效率
關于光柵周期選擇的考慮
偏振相關的衍射特性
通過參數優化進行光柵設計
固定周期的2D參數優化
2D參數優化–設計1
2D參數優化–設計2
制造公差分析–設計2
變化光柵周期的3D參數優化
制造公差分析
走進VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion中的工作流程
?構造光柵結構
?通過使用界面來配置光柵結構
[用例]
?分析光柵衍射效率
?光柵級次分析器[用例]
?使用參數運行搜索初始解決方案
?參數運行文檔的使用[用例]
?通過參數優化找到最終設計
VirtualLab Fusion技術
展開 
VirtualLab：光柵偏振分析器
非錐形入射的偏振方向
c.p-s坐標系
d.TE-TE坐標系
入射平面由光柵表面的法向量和入射光線的方向向量定義（在非錐形情況下，光柵向量也在這個平面內）。p-極化狀態與入射平面平行，而s-極化狀態與之垂直。對于TE/TM極化，這也相應有效（TM：平行，TE：垂直）。
錐形入射的偏振方向
c.p-s坐標系
d.TE-TM坐標系
在錐形情況下，光的入射方向不再是由表面法線和光柵矢量定義的平面內。同樣，入射光線的偏振狀態是根據入射方向和光柵表面的法線矢量形成的入射平面來定義的。
輸出數據的規格
除了兩個正交偏振方向的效率外，該分析儀還提供其他評價函數，如偏振對比度和平均效率。
-Ex方向的Ix效率：Ex偏振的整體反射/傳輸效率。
-Ey方向的Iy效率：Ey偏振的整體反射/傳輸效率。
-偏振對比度：P=Ix/Iy。
-平均效率：A=(Ix+Iy)/2。
內置的參數運行功能
-分析器提供了一個內置的Parameter Run功能，用于分析指定范圍內的波長和/或入射角的目標函數。
-此外，一些Advanced Outputs也是可用的，例如，在定義的波長或角度范圍內說明所選優點函數的變化的圖示。
-通過激活相應的復選框（同樣，對于最小、最大和均勻性誤差），將產生相應的附加輸出。
內置的參數運行功能
入射角定義的注意事項：
如果您在光學設置中創建一個新的偏振分析器，偏振分析器中的角度定義類型將根據該光學設置中光柵組件的方向定義類型來設置，即：
-對于球面角，Theta、Phi和Zeta角可以被改變。
-對于方向角，Zeta角可以改變。
-對于笛卡爾角，可以改變Alpha、Beta和Zeta的角度。
展開 高效偏振無關透射光柵的分析與設計
當光柵的特征尺寸與波長相當時，具有偏振相關的光學特性。這使得難以針對任意偏振設計出具有高衍射效率的光柵。根據文獻中的概念[T. Clausnitzer, et al., Proc. SPIE 5252, 174-182 (2003)], 我們將展示如何嚴格分析光柵的偏振相關特性，以及如何使用參數優化設計具有高衍射效率的偏振無關光柵。
摘要
高效偏振無關傳輸光柵的分析與設計
摘要
眾所周知，光柵，尤其是那些特征尺寸與波長相當的光柵，具有偏振相關的光學特性。這使得為任意偏振設計具有高衍射效率的光柵變得困難。根據文獻[T.Clausnitzer等人，Proc.SPIE 5252，174-182（2003）]中報道的概念，我們展示了如何嚴格分析光柵的偏振相關特性，以及如何使用參數優化設計具有高衍射效率的偏振無關光柵。
設計任務
光柵光學裝置
偏振分析器
優化
參數運行
關于光柵周期選擇的考慮
偏振相關衍射特性
偏振相關衍射特性
偏振相關衍射特性
固定周期二維參數優化
二維參數優化——設計#1
二維參數優化——設計#2
制造公差分析
變光柵周期三維參數優化
制造公差分析
VirtualLab Fusion 技術
文件信息
更多閱覽
- 超稀疏介質納米線柵偏振器
- 納米柱超表面構建塊的嚴格分析
- 傾斜光柵的參數優化及公差分析
- 偏振分析器
- 利用界面配置光柵結構
展開 [VirtualLab] 高效偏振無關透射光柵的分析與設計
摘要
當光柵的特征尺寸與波長相當時，具有偏振相關的光學特性。這使得難以針對任意偏振設計出具有高衍射效率的光柵。根據文獻中的概念[T. Clausnitzer, et al., Proc. SPIE 5252, 174-182 (2003)], 我們將展示如何嚴格分析光柵的偏振相關特性，以及如何使用參數優化設計具有高衍射效率的偏振無關光柵。
