偏振調(diào)控
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-05
偏振調(diào)控的實(shí)例教程
圖1 伽利略型非球面透鏡組整形系統(tǒng)
圖2 實(shí)驗(yàn)裝置
（2）雙折射透鏡組
雙折射透鏡組利用晶體的偏振特性，通過相位差控制實(shí)現(xiàn)光束均勻化，其核心設(shè)計(jì)在于瓊斯矩陣的光學(xué)傳輸建模與曲率半徑優(yōu)化。楊向通等人[3]通過微調(diào)透鏡組角度，可將光束填充因子從66%提升至80%，而這一過程的仿真驗(yàn)證可通過Zemax高效完成：
仿真流程：基于論文瓊斯矩陣模型，定義雙折射晶體關(guān)鍵參數(shù)，通過專業(yè)設(shè)計(jì)工具搭建模型、模擬偏振調(diào)控過程，優(yōu)化透鏡結(jié)構(gòu)參數(shù)以滿足相位延遲要求。
仿真成果：可模擬雙折射透鏡組的偏振調(diào)控效果，生成光強(qiáng)透射率曲線，驗(yàn)證填充因子提升效果；同時(shí)通過公差分析功能，評(píng)估加工誤差對(duì)整形效果的影響，為工程化生產(chǎn)提供風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判。仿真圖（圖3）清晰展示偏振器、雙折射透鏡、空間濾波器的光路布局與光束傳輸特性。
圖3 雙折射透鏡整形系統(tǒng)
（3）衍射光學(xué)元件（DOE）
衍射光學(xué)元件利用光的波動(dòng)性實(shí)現(xiàn)相位與振幅調(diào)控，在小型化、集成化光學(xué)系統(tǒng)中不可或缺。其設(shè)計(jì)核心在于通過迭代算法優(yōu)化相位分布，避免局部最優(yōu)解。論文中提到的GS算法、混合遺傳迭代爬山算法等，均可在專業(yè)設(shè)計(jì)工具中實(shí)現(xiàn)集成應(yīng)用：
仿真流程：輸入入射與目標(biāo)輸出光場參數(shù)，依托論文相關(guān)傅里葉變換理論，通過專業(yè)設(shè)計(jì)工具調(diào)用對(duì)應(yīng)迭代算法，優(yōu)化DOE相位分布并仿真對(duì)比不同算法的整形效果。
仿真成果：龐輝等人[4]利用混合遺傳迭代爬山算法設(shè)計(jì)衍射光學(xué)元件，分別利用GS算法和混合算法進(jìn)行模擬，GS算法得到的衍射效率為98.64%，均勻性為3.23%，而混合算法得到的衍射效率為95.41%，均勻性為0.41%。
（4）微透鏡陣列
微透鏡陣列通過分割光束并疊加干涉，實(shí)現(xiàn)多模激光的均勻化輸出，其設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于抑制干涉效應(yīng)、提升能量利用率。
展開 在現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)中，可以在各種應(yīng)用領(lǐng)域中找到光柵，如波長分離、光導(dǎo)耦合及相位和/或偏振調(diào)控。 因此，光柵的建模和設(shè)計(jì)引起了越來越多的關(guān)注。VirtualLab Fusion及其內(nèi)置的嚴(yán)格傅里葉模態(tài)法（FMM）使其具有非常人性化的用戶界面。在我們的第二份“最佳新聞”通訊中，我們重點(diǎn)介紹傾斜光柵。
用于光導(dǎo)耦合的傾斜光柵的分析
從文獻(xiàn)中選擇了不同的傾斜光柵幾何形狀，具有不同的傾斜角、填充因子和調(diào)制深度，并且使用傅立葉模態(tài)法（FMM）計(jì)算衍射效率。
傾斜光柵的高級(jí)配置
可在VirtualLab Fusion中輕松配置帶涂層的傾斜光柵。該用例說明了用于自定義傾斜光柵的可用選項(xiàng)。
展開 在現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)中，可以在各種應(yīng)用領(lǐng)域中找到光柵，如波長分離、光導(dǎo)耦合及相位和/或偏振調(diào)控。 因此，光柵的建模和設(shè)計(jì)引起了越來越多的關(guān)注。VirtualLab Fusion及其內(nèi)置的嚴(yán)格傅里葉模態(tài)法（FMM）使其具有非常人性化的用戶界面。
在我們的第二份“最佳新聞”通訊中，我們重點(diǎn)介紹傾斜光柵。
用于光導(dǎo)耦合的傾斜光柵的分析
從文獻(xiàn)中選擇了不同的傾斜光柵幾何形狀，具有不同的傾斜角、填充因子和調(diào)制深度，并且使用傅立葉模態(tài)法（FMM）計(jì)算衍射效率。
傾斜光柵的高級(jí)配置
可在VirtualLab Fusion中輕松配置帶涂層的傾斜光柵。該用例說明了用于自定義傾斜光柵的可用選項(xiàng)。
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展開 在現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)中，可以在各種應(yīng)用領(lǐng)域中找到光柵，如波長分離、光導(dǎo)耦合及相位和/或偏振調(diào)控。 因此，光柵的建模和設(shè)計(jì)引起了越來越多的關(guān)注。VirtualLab Fusion及其內(nèi)置的嚴(yán)格傅里葉模態(tài)法（FMM）使其具有非常人性化的用戶界面。
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特別提示：更多驚喜等你贏取。
為了營造今年的節(jié)日氣氛，我們決定發(fā)布四份特別新聞通訊，展示我們的“2019年最佳使用案例”。
傾斜光柵的高級(jí)配置
從文獻(xiàn)中選擇了不同的傾斜光柵幾何形狀，具有不同的傾斜角、填充因子和調(diào)制深度，并且使用傅立葉模態(tài)法（FMM）計(jì)算衍射效率。
Maltese 測試儀案例分析
簡介
馬耳他十字現(xiàn)象源于雙折射材料在正交放置的線偏振片之間所產(chǎn)生的干涉效應(yīng)。在光學(xué)領(lǐng)域，雙折射是指光線進(jìn)入某些晶體材料時(shí)，分解為兩條折射角不同的光線，這種特性廣泛存在于自然界的眾多物質(zhì)之中，如浮游生物、淀粉粒子和脂肪粒子等。通過對(duì)馬耳他十字現(xiàn)象的觀測與分析，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)這些具有雙折射特性樣本的快速且簡易識(shí)別，在生物研究、材料分析等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
實(shí)驗(yàn)設(shè)置與操作
參數(shù)配置
在本案例的仿真過程中，采用特定的光學(xué)元件組合與光源設(shè)置。光源采用線偏左旋 90° 的平行光源，該光源具備高度平行性與特定偏振方向的特性，為后續(xù)光學(xué)現(xiàn)象的產(chǎn)生提供穩(wěn)定的初始條件。
布置水平偏振器，其作用是篩選光線，僅允許水平方向偏振的光線通過，以此對(duì)光源發(fā)出的光線進(jìn)行初步的偏振調(diào)控。在透鏡之后則設(shè)置垂直偏振器，與水平偏振器呈正交取向，用于進(jìn)一步限制光線的偏振方向。整套光學(xué)元件的布置，構(gòu)建出了能夠產(chǎn)生馬耳他十字現(xiàn)象的光學(xué)系統(tǒng)基礎(chǔ)框架。
仿真過程
運(yùn)用 OAS 光學(xué)軟件，基于設(shè)定的光學(xué)元件與光源條件，對(duì)光線進(jìn)行精確追跡。光線從線偏左旋 90° 的平行光源發(fā)出后，經(jīng)過水平偏振器的篩選，僅水平偏振的光線得以繼續(xù)傳播。
這些光線隨后通過透鏡，在透鏡的作用下改變傳播方向與聚焦特性。當(dāng)光線傳播至垂直偏振器時(shí)，由于雙折射效應(yīng)以及正交偏振器的作用，光線在傳播過程中發(fā)生干涉現(xiàn)象。
OAS 光學(xué)軟件依據(jù)光線傳播的物理規(guī)律，對(duì)光線在各個(gè)光學(xué)元件中的傳播路徑、偏振態(tài)變化以及干涉過程進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算與模擬，從而完整呈現(xiàn)光線在整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中的行為。
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偏振調(diào)控的最新內(nèi)容
楊向通等人[3]通過微調(diào)透鏡組角度，可將光束填充因子從66%提升至80%，而這一過程的仿真驗(yàn)證可通過Zemax高效完成：
仿真流程：基于論文瓊斯矩陣模型，定義雙折射晶體關(guān)鍵參數(shù)，通過專業(yè)設(shè)計(jì)工具搭建模型、模擬偏振調(diào)控過程，優(yōu)化透鏡結(jié)構(gòu)參數(shù)以滿足相位延遲要求。
光刻技術(shù)第6期 | 三維嚴(yán)格矢量光刻成像5個(gè)月前
三維偏振像差調(diào)控技術(shù)通過建立“視場-深度”二維偏振像差映射模型，采用瓊斯矩陣張量表征偏振態(tài)的三維演化規(guī)律，結(jié)合全視場多目標(biāo)優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)偏振像差的定量分離與動(dòng)態(tài)校正。創(chuàng)新偏振-光瞳協(xié)同優(yōu)化策略，在3D NAND堆疊圖形中，將偏振像差導(dǎo)致的CD偏差從12nm降至3nm以內(nèi)。
光刻技術(shù)第5期 | 二維矢量光刻成像5個(gè)月前
而近場光場的形成直接與入射照明光的偏振態(tài)有關(guān)，通過提前調(diào)控照明光偏振方向，可針對(duì)性強(qiáng)化關(guān)鍵圖形的光場信號(hào)。這一技術(shù)使掩模光場的捕捉精度達(dá)到0.1nm級(jí)別，即使面對(duì)納米級(jí)的掩模圖形細(xì)節(jié)，也能完整保留光場特征，為后續(xù)成像奠定了極致精準(zhǔn)的基礎(chǔ)。
最佳使用案例NO.2–傾斜光柵6個(gè)月前
在現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)中，可以在各種應(yīng)用領(lǐng)域中找到光柵，如波長分離、光導(dǎo)耦合及相位和/或偏振調(diào)控。 因此，光柵的建模和設(shè)計(jì)引起了越來越多的關(guān)注。VirtualLab Fusion及其內(nèi)置的嚴(yán)格傅里葉模態(tài)法（FMM）使其具有非常人性化的用戶界面。
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特別提示：更多驚喜等你贏取。
[NEWSLETTER] 最佳使用案例NO.2–傾斜光柵6個(gè)月前
在現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)中，可以在各種應(yīng)用領(lǐng)域中找到光柵，如波長分離、光導(dǎo)耦合及相位和/或偏振調(diào)控。 因此，光柵的建模和設(shè)計(jì)引起了越來越多的關(guān)注。VirtualLab Fusion及其內(nèi)置的嚴(yán)格傅里葉模態(tài)法（FMM）使其具有非常人性化的用戶界面。
在我們的第二份“最佳新聞”通訊中，我們重點(diǎn)介紹傾斜光柵。
這類材料具備對(duì)光線振幅、相位及偏振態(tài)的精準(zhǔn)調(diào)控能力，同時(shí)兼具輕薄緊湊的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。隨著研究的持續(xù)深化，光學(xué)超表面已逐步與計(jì)算成像、虛擬現(xiàn)實(shí)、汽車電子、生物傳感、拓?fù)涔鈱W(xué)等多個(gè)前沿領(lǐng)域深度融合，成功構(gòu)建出一系列小型化、多功能集成的光學(xué)組件。下文將結(jié)合通訊作者 Arseniy I.
原文信息
原文標(biāo)題：“AI for optical metasurface”
第一作者：Akira Ueno、Juejun Hu、Sensong An
超表面的特性與商業(yè)化需求
作為一種由亞波長單元構(gòu)成的二維人造材料陣列結(jié)構(gòu)，超表面能夠憑借特定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與排列，實(shí)現(xiàn)對(duì)光波相位、振幅和偏振的有效調(diào)控。歷經(jīng)多年發(fā)展，超表面正逐步從實(shí)驗(yàn)室邁向商業(yè)市場。
布置水平偏振器，其作用是篩選光線，僅允許水平方向偏振的光線通過，以此對(duì)光源發(fā)出的光線進(jìn)行初步的偏振調(diào)控。在透鏡之后則設(shè)置垂直偏振器，與水平偏振器呈正交取向，用于進(jìn)一步限制光線的偏振方向。整套光學(xué)元件的布置，構(gòu)建出了能夠產(chǎn)生馬耳他十字現(xiàn)象的光學(xué)系統(tǒng)基礎(chǔ)框架。
仿真過程
運(yùn)用 OAS 光學(xué)軟件，基于設(shè)定的光學(xué)元件與光源條件，對(duì)光線進(jìn)行精確追跡。
在現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)中，可以在各種應(yīng)用領(lǐng)域中找到光柵，如波長分離、光導(dǎo)耦合及相位和/或偏振調(diào)控。 因此，光柵的建模和設(shè)計(jì)引起了越來越多的關(guān)注。VirtualLab Fusion及其內(nèi)置的嚴(yán)格傅里葉模態(tài)法（FMM）使其具有非常人性化的用戶界面。在我們的第二份“最佳新聞”通訊中，我們重點(diǎn)介紹傾斜光柵。
未來，通過進(jìn)一步優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)或者結(jié)合諧振結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在如SPDC源亮度以及偏振特性調(diào)控方面還有巨大的可探索空間。
另外，NbOCl?具有的極弱層間電子耦合以及塊體中類單層的顯著激子效應(yīng)等特性，區(qū)別于目前已報(bào)道的其他二維材料體系，將為凝聚態(tài)物理研究者，尤其是二維材料研究者提供了一個(gè)獨(dú)特的研究對(duì)象，有望產(chǎn)生一些新的物理。
