相位光柵建模
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
相位光柵建模的實例教程
TechWiz
在光學設置中包含透鏡系統(tǒng)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(chǎn)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(shù)：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(chǎn)生的相位延遲
施加電壓后產(chǎn)生的衍射圖樣
展開 · 光學技術文章分享 ·
TechWiz
在光學設置中包含透鏡系統(tǒng)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(chǎn)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(shù)：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(chǎn)生的相位延遲
施加電壓后產(chǎn)生的衍射圖樣
展開 建模目的：如何將矩形光柵界面和轉變點列界面(Transition Point List Inerface)進行組合，以構建復雜結構光柵，并進行近場分析和內(nèi)部場分析
工具箱：光柵工具箱
關鍵詞：矩形光柵界面 轉變點列界面 近場分析 內(nèi)部場分析
組合光柵結構參數(shù)：
圖1：光柵參數(shù)示意圖
使用VirtualLab光柵工具箱進行建模
1) 操作如下圖(1)(2)：解決方案(Solutions)/光柵工具箱(Grating Toolbox)/二維光柵仿真(2D Grating Simulations)/自定義光柵光路流程圖(General Grating Light Path Diagram)，生成光柵光路圖, 如下圖(3)
(1)
(2)
(3)
圖2：使用VirtualLab光柵工具箱進行建模步驟1)示意圖
2) 雙擊 ，進入光柵編輯窗口(Edit General Grating 2D)/結構與功能子窗口(Structure/Function)，確定基板材料和厚度，并選擇堆棧界面。
圖3：使用VirtualLab光柵工具箱進行建模步驟2)示意圖
3) 進入堆棧界面，即堆棧編輯窗口(Edit)，通過添加(Add)按鈕依次添加平面(Plane Interface)，矩形光柵界面(Rectarngular Grating Interface)以及轉變點列界面(Transition Point List Interface)以構建矩形組合光柵。
展開 本案例將解釋如何在VirtualLab中進行三維光柵建模
本案例所使用的工具箱為光柵工具箱
基于堆棧結構進行光柵模擬的光柵工具箱具有兩種類型的光柵，分別為二維（2D）光柵和三維（3D）光柵
基于堆棧的光柵元件包含一個基板(base block)，堆棧(stack)則位于基板的邊界上，基板為均勻介質，下圖為三種類型的堆棧-基板結構
建模步驟如下：
1. 進入VirtualLab軟件主窗口，通過解決方案(Solutions)-光柵工具箱(Grating Toolbox)-三維光柵工具箱(3D Grating Toolbox)-一般光柵(General Grating Light Path Diagram)，以創(chuàng)建光路流程圖(light path diagram，簡稱LPD)
2. 雙擊LPD中的一般三維光柵(General Grating 3D)，進入光柵編輯窗口
3. (1)在結構/功能(Structure/Function)子窗口中將第一個光學界面選擇作為堆棧(Use Stack on First Interface)，之后點擊“加載(Load)”進入VirtualLab預設堆棧目錄； (2)選擇體光柵(Volume Grating)；(3)點擊“編輯(Edit)”進入堆棧編輯窗口，如下圖所示
(1)
(2)
(3)
4. 在VirtualLab中，堆棧的定義是通過設定兩個或兩個以上平行光學界面之間填充介質實現(xiàn)的。現(xiàn)在我們演示如何在由兩個光學界面定義的堆棧中更換填充介質。
展開 摘要
超穎光柵(metagratings)通常由納米柱組成。因其具有不同的應用而越來越受到人們的關注。它們以在非近軸情況下的高衍射效率和對偏振不敏感而聞名。在這個例子中，我們仿照P.Lalanne等人的工作，利用方形納米柱構造了閃耀超穎光柵，并演示了在VirtualLab Fusion中對超穎光柵的優(yōu)化。
特別地，我們在仿真中評估了偏振相關效率。
建模任務
如何設計具有優(yōu)化的第一級次衍射效率的超穎光柵
-選擇合適的單元格(unit cells)/構件，以及
-在一個光柵周期內(nèi)排列并優(yōu)化它們的位置？
光柵參數(shù)和設計方法遵循P. Lalanne, et al., Opt. Lett. 23, 1081-1083 (1998)
單元格分析（折射率一致）
首先，我們設定周期性復制相同的方柱，并改變柱直徑（D）。
傳輸振幅/相位與柱直徑（@633nm）
單元格分析（折射率一致）
首先，我們設定周期性復制相同的方柱，并改變柱直徑（D）。
選擇單元格（TiO2-玻璃界面）
柱直徑的選擇
實際上，基板是以不同的材料作為柱。這里，我們考慮玻璃基板。
展開 
相位光柵建模的相關專題、標簽、搜索
相位光柵建模的最新內(nèi)容
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)代光學系統(tǒng)中最為常用的一種衍射光學元件
[圖片]
摘要
薄元近似（TEA）是一種廣泛使用的方法，例如傅立葉光學計算光柵的衍射效率。 然而，眾所周知，相對較小的光柵周期，該近似變得不準確。 在此示例中，我們選擇兩種類型的透射光柵：正弦光柵和閃耀光柵。 我們同時使用TEA和FMM（也稱為RWCA，是嚴格算法）來分析具有不同周期的此類光柵，并通過比較結果來研究這兩種方法的特性。
建模任務
摘要
超穎光柵(metagratings)通常由納米柱組成。因其具有不同的應用而越來越受到人們的關注。它們以在非近軸情況下的高衍射效率和對偏振不敏感而聞名。在這個例子中，我們仿照P.Lalanne等人的工作，利用方形納米柱構造了閃耀超穎光柵，并演示了在VirtualLab Fusion中對超穎光柵的優(yōu)化。
特別地，我們在仿真中評估了偏振相關效率。
建模任務
1. 摘要
光柵是當前光學中最常用的衍射光學元件。如今已常用于復雜光學系統(tǒng)，與其他組件協(xié)同作用。因此，迫切需要對系統(tǒng)內(nèi)部的光柵進行分析，從而評估系統(tǒng)的性能。我們將通過實例說明如何在VirtualLab Fusion對系統(tǒng)中的光柵建模。并將對光柵的對準、光柵級次通道設置以及光柵角度響應等問題進行討論。
2. VirtualLab Fusion中的光柵建模—
TechWiz
在光學設置中包含透鏡系統(tǒng)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(chǎn)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。
布局創(chuàng)建
（1） OptiFDTD提供了一個周期性關系編輯器。它允許我們定義具有不同單元屬性的不同周期關系。
（2） OptiFDTD中的VB腳本可以加載/編輯二進制關系，輕松實現(xiàn)“單元開”或“單元關”。
時域入射波可以設置為覆蓋所需波長區(qū)域800nm-1550nm的脈沖。
（1） 以下模擬將橫向入射光束設為高斯場。
（2） 但是，光纖模式完全可以得到求解并設置為
摘要
薄元近似(TEA)是傅里葉光學中廣泛應用的計算光柵衍射效率的方法。然而，我們也知道，對于較小的光柵周期，也就是當其更接近于光的波長時，近似變得不準確。在本例中，選擇了兩種類型的傳輸光柵來展示這種效果:正弦光柵和閃耀光柵。我們使用TEA和FMM(也稱為RWCA，這是嚴格的)來分析這種具有不同周期的光柵，通過比較結果，我們研究了兩種方法的表現(xiàn)
布局創(chuàng)建
（1）OptiFDTD提供了一個周期性關系編輯器。它允許我們定義具有不同單元屬性的不同周期關系。
（2）OptiFDTD中的VB腳本可以加載/編輯二進制關系，輕松實現(xiàn)“單元開”或“單元關”。
時域入射波可以設置為覆蓋所需波長區(qū)域800nm-1550nm的脈沖。
（1）以下模擬將橫向入射光束設為高斯場。
（2）但是，光纖模式完全可以得到求解并設置為
· 光學技術文章分享 ·
TechWiz
在光學設置中包含透鏡系統(tǒng)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(chǎn)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。
