衍射分析的案例
TechWiz LCD 3D：衍射光柵分析
TechWiz LCD 3D 的衍射分析功能可以分析和設計衍射光柵。用戶可以通過該功能查看設計器件的衍射強度和衍射角。
衍射圖像分析
增加了衍射圖像分析功能，可以預測相位光柵裝置后面的圖像。 該功能可以將設計的相位光柵器件的性能顯示為圖像，可用于智能窗口應用。
使用 LC 相位光柵模擬的衍射圖像
通過 LC 相位光柵單元后的圖像
TechWiz LCD 3D：衍射光柵分析
TechWiz LCD 3D 的衍射分析功能可以分析和設計衍射光柵。 用戶可以通過該功能查看設計器件的衍射強度和衍射角。
衍射圖像分析
增加了衍射圖像分析功能，可以預測相位光柵裝置后面的圖像。 該功能可以將設計的相位光柵器件的性能顯示為圖像，可用于智能窗口應用。
使用 LC 相位光柵模擬的衍射圖像
通過 LC 相位光柵單元后的圖像
光學系統衍射效應分析棘手？OAS 軟件菲涅爾衍射來解惑
菲涅爾衍射的三維追跡圖
菲涅爾衍射的探測器結果圖
總結
OAS 軟件的模擬，在探測器上清晰呈現出了菲涅爾衍射條紋。分析結果顯示，該衍射條紋具有明顯的近場特征，其明暗分布與光源的半孔徑、波長以及光源到探測器的距離密切相關。由于光源參數和傳播距離的特定設置，衍射條紋呈現出獨特的周期性和強度變化規律。通過對這些條紋特征的深入分析，能夠進一步理解菲涅爾衍射中波前曲率變化對衍射圖樣形成的影響機制，為深入研究菲涅爾衍射的物理本質提供重要依據。
展開 VirtualLab Fusion鏡頭設計及衍射分析案例—柱透鏡仿真
傳統鏡頭分析多依托幾何鏡頭設計等專業工具，而在需要精細化衍射分析的實際場景中，光學仿真需兼顧衍射效應等關鍵物理特性。本次我將以像散轉換器為實操案例，為大家講解如何通過 VirtualLab Fusion 導入鏡頭文件，完成包含衍射分析的光學系統仿真。
圖1. 模式像散轉換器概念圖
如圖1所示，像散轉換器，即Astigmatic Mode Converter，是由一對柱透鏡組成的器件，最早由Allen等人提出，用于將厄米高斯光束轉化為渦旋光束。像散是激光束的一種固有光學特性，表現為光束在 X、Y 兩個正交方向上的聚焦點不重合，而模式像散轉換器通過精密設計的光學結構（如特殊柱面鏡組、相位調制元件、光纖光柵等），可定量調控激光的像散量與像散方向：既能校正激光自身的像散缺陷，也能主動引入可控像散，讓激光束從 “非對稱形態” 轉化為 “對稱形態”，或從單一模式切換為目標模式。如果把激光束比作一條 “水流”，普通激光的像散就像水流在左右和前后方向的流速、寬度不一致，而模式像散轉換器就像一套精密的 “河道整形器”—— 既能把歪歪扭扭的水流調得筆直均勻，也能按需求把水流塑造成特定形狀，讓激光精準匹配后續的使用場景。
利用模式像散轉換器件可以將光纖激光輸出的橢圓光斑（帶固有像散）轉化為圓形高斯光斑，解決高功率激光加工中光斑能量分布不均的問題；它還可以消除超快激光、半導體激光在傳輸過程中產生的像散，保證激光聚焦精度，提升光刻、激光切割的加工質量；利用模式像散轉換器根據需求生成特定像散的激光模式，滿足光通信、量子光學、激光雷達等前沿領域的特殊光路要求。
像散轉換器的核心組件是柱透鏡，它是只有一個方向有曲率，在另一個方向完全平直的鏡片--就像把圓柱形玻璃切了一片，只在 “母線方向” 具備聚焦 / 發散能力，另一方向對光線 “視而不見”。
展開 
OpTaliX | 衍射分析能力
OpTaliX中的衍射分析包括:
波前像差與視場或波長的關系。
衍射點擴散函數（PSF）
環繞/平方能量
衍射MTF與場，頻率，散焦以及二維函數的關系。
斯特列爾比與視場或波長的關系。
干涉圖分析。
Zernike波前模型。
高斯光束分析
耦合效率分析
衍射點擴展函數（PSF）： PSF是通過FFT根據波前像差計算的。可以增加光瞳中的光線密度以提高PSF的準確性。PSF可以顯示為透視線柵圖，灰度強度圖，偽色圖或“真”色圖。不包含在OpTaliX-LT中。
衍射點擴展函數（PSF）：顯示為灰度強度圖。不包含在OpTaliX-LT中。
衍射MTF：衍射調制傳遞函數（MTF）是通過復光瞳函數（從波前得出）的自相關來計算的。它可以相對于視場（如左圖所示），相對于空間頻率，相對于焦點位置進行計算，也可以在給定的場編號下計算為二維MTF。對于三個空間頻率，始終顯示MTF與視場位置的關系。
不包含在OpTaliX-LT中。
衍射MTF：如上圖所示，繪制了所有指定場的衍射MTF與空間頻率的關系。
不包含在OpTaliX-LT中。
波前：繪制波前像差與視場或波長的關系圖。漸暈也可以正確復制。
不包含在OpTaliX-LT中。
斯特列爾比：繪制斯特列爾比對場或波長。左側的參數圖顯示了典型復消色差折射透鏡的斯特列爾比與波長的關系，每條曲線代表一個單獨的場點。藍色曲線在軸上，而紅色曲線在0.5 o的半場對角線上。
展開 OpTaliX | 衍射分析能力
OpTaliX中的衍射分析包括:
波前像差與視場或波長的關系。
衍射點擴散函數（PSF）
環繞/平方能量
衍射MTF與場，頻率，散焦以及二維函數的關系。
斯特列爾比與視場或波長的關系。
干涉圖分析。
Zernike波前模型。
高斯光束分析
耦合效率分析
衍射點擴展函數（PSF）： PSF是通過FFT根據波前像差計算的。可以增加光瞳中的光線密度以提高PSF的準確性。PSF可以顯示為透視線柵圖，灰度強度圖，偽色圖或“真”色圖。不包含在OpTaliX-LT中。
衍射點擴展函數（PSF）：顯示為灰度強度圖。不包含在OpTaliX-LT中。
衍射MTF：衍射調制傳遞函數（MTF）是通過復光瞳函數（從波前得出）的自相關來計算的。它可以相對于視場（如左圖所示），相對于空間頻率，相對于焦點位置進行計算，也可以在給定的場編號下計算為二維MTF。對于三個空間頻率，始終顯示MTF與視場位置的關系。
不包含在OpTaliX-LT中。
衍射MTF：如上圖所示，繪制了所有指定場的衍射MTF與空間頻率的關系。
不包含在OpTaliX-LT中。
波前：繪制波前像差與視場或波長的關系圖。漸暈也可以正確復制。
不包含在OpTaliX-LT中。
斯特列爾比：繪制斯特列爾比對場或波長。左側的參數圖顯示了典型復消色差折射透鏡的斯特列爾比與波長的關系，每條曲線代表一個單獨的場點。藍色曲線在軸上，而紅色曲線在0.5 o的半場對角線上。
不包含在OpTaliX-LT中。
展開 OpTaliX | 衍射分析能力
OpTaliX中的衍射分析包括:
波前像差與視場或波長的關系。
衍射點擴散函數（PSF）
環繞/平方能量
衍射MTF與場，頻率，散焦以及二維函數的關系。
斯特列爾比與視場或波長的關系。
干涉圖分析。
Zernike波前模型。
高斯光束分析
耦合效率分析
衍射點擴展函數（PSF）： PSF是通過FFT根據波前像差計算的。可以增加光瞳中的光線密度以提高PSF的準確性。PSF可以顯示為透視線柵圖，灰度強度圖，偽色圖或“真”色圖。不包含在OpTaliX-LT中。
衍射點擴展函數（PSF）：顯示為灰度強度圖。不包含在OpTaliX-LT中。
衍射MTF：衍射調制傳遞函數（MTF）是通過復光瞳函數（從波前得出）的自相關來計算的。它可以相對于視場（如左圖所示），相對于空間頻率，相對于焦點位置進行計算，也可以在給定的場編號下計算為二維MTF。對于三個空間頻率，始終顯示MTF與視場位置的關系。
不包含在OpTaliX-LT中。
衍射MTF：如上圖所示，繪制了所有指定場的衍射MTF與空間頻率的關系。
不包含在OpTaliX-LT中。
波前：繪制波前像差與視場或波長的關系圖。漸暈也可以正確復制。
不包含在OpTaliX-LT中。
斯特列爾比：繪制斯特列爾比對場或波長。左側的參數圖顯示了典型復消色差折射透鏡的斯特列爾比與波長的關系，每條曲線代表一個單獨的場點。藍色曲線在軸上，而紅色曲線在0.5 o的半場對角線上。
不包含在OpTaliX-LT中。
展開 OpTaliX 衍射分析能力
OpTaliX中的衍射分析包括:
波前像差與視場或波長的關系。
衍射點擴散函數（PSF）
環繞/平方能量
衍射MTF與場，頻率，散焦以及二維函數的關系。
斯特列爾比與視場或波長的關系。
干涉圖分析。
Zernike波前模型。
高斯光束分析
耦合效率分析
衍射點擴展函數（PSF）： PSF是通過FFT根據波前像差計算的。可以增加光瞳中的光線密度以提高PSF的準確性。PSF可以顯示為透視線柵圖，灰度強度圖，偽色圖或“真”色圖。不包含在OpTaliX-LT中。
衍射點擴展函數（PSF）：顯示為灰度強度圖。不包含在OpTaliX-LT中。
衍射MTF：衍射調制傳遞函數（MTF）是通過復光瞳函數（從波前得出）的自相關來計算的。它可以相對于視場（如左圖所示），相對于空間頻率，相對于焦點位置進行計算，也可以在給定的場編號下計算為二維MTF。對于三個空間頻率，始終顯示MTF與視場位置的關系。
不包含在OpTaliX-LT中。
衍射MTF：如上圖所示，繪制了所有指定場的衍射MTF與空間頻率的關系。
不包含在OpTaliX-LT中。
波前：繪制波前像差與視場或波長的關系圖。漸暈也可以正確復制。
不包含在OpTaliX-LT中。
斯特列爾比：繪制斯特列爾比對場或波長。左側的參數圖顯示了典型復消色差折射透鏡的斯特列爾比與波長的關系，每條曲線代表一個單獨的場點。藍色曲線在軸上，而紅色曲線在0.5 o的半場對角線上。
不包含在OpTaliX-LT中。
展開 OpTaliX衍射分析能力
OpTaliX中的衍射分析包括:
波前像差與視場或波長的關系。
衍射點擴散函數（PSF）
環繞/平方能量
衍射MTF與場，頻率，散焦以及二維函數的關系。
斯特列爾比與視場或波長的關系。
干涉圖分析。
Zernike波前模型。
高斯光束分析
耦合效率分析
衍射點擴展函數（PSF）： PSF是通過FFT根據波前像差計算的。可以增加光瞳中的光線密度以提高PSF的準確性。PSF可以顯示為透視線柵圖，灰度強度圖，偽色圖或“真”色圖。不包含在OpTaliX-LT中。
衍射點擴展函數（PSF）：顯示為灰度強度圖。不包含在OpTaliX-LT中。
衍射MTF：衍射調制傳遞函數（MTF）是通過復光瞳函數（從波前得出）的自相關來計算的。它可以相對于視場（如左圖所示），相對于空間頻率，相對于焦點位置進行計算，也可以在給定的場編號下計算為二維MTF。對于三個空間頻率，始終顯示MTF與視場位置的關系。
不包含在OpTaliX-LT中。
衍射MTF：如上圖所示，繪制了所有指定場的衍射MTF與空間頻率的關系。
不包含在OpTaliX-LT中。
波前：繪制波前像差與視場或波長的關系圖。漸暈也可以正確復制。
不包含在OpTaliX-LT中。
斯特列爾比：繪制斯特列爾比對場或波長。左側的參數圖顯示了典型復消色差折射透鏡的斯特列爾比與波長的關系，每條曲線代表一個單獨的場點。藍色曲線在軸上，而紅色曲線在0.5 o的半場對角線上。
不包含在OpTaliX-LT中。
展開 OpTaliX衍射分析能力
OpTaliX中的衍射分析包括:
波前像差與視場或波長的關系。
衍射點擴散函數（PSF）
環繞/平方能量
衍射MTF與場，頻率，散焦以及二維函數的關系。
斯特列爾比與視場或波長的關系。
干涉圖分析。
Zernike波前模型。
高斯光束分析
耦合效率分析
衍射點擴展函數（PSF）： PSF是通過FFT根據波前像差計算的。可以增加光瞳中的光線密度以提高PSF的準確性。PSF可以顯示為透視線柵圖，灰度強度圖，偽色圖或“真”色圖。不包含在OpTaliX-LT中。
衍射點擴展函數（PSF）：顯示為灰度強度圖。不包含在OpTaliX-LT中。
衍射MTF：衍射調制傳遞函數（MTF）是通過復光瞳函數（從波前得出）的自相關來計算的。它可以相對于視場（如左圖所示），相對于空間頻率，相對于焦點位置進行計算，也可以在給定的場編號下計算為二維MTF。對于三個空間頻率，始終顯示MTF與視場位置的關系。
不包含在OpTaliX-LT中。
衍射MTF：如上圖所示，繪制了所有指定場的衍射MTF與空間頻率的關系。
不包含在OpTaliX-LT中。
波前：繪制波前像差與視場或波長的關系圖。漸暈也可以正確復制。
不包含在OpTaliX-LT中。
斯特列爾比：繪制斯特列爾比對場或波長。左側的參數圖顯示了典型復消色差折射透鏡的斯特列爾比與波長的關系，每條曲線代表一個單獨的場點。藍色曲線在軸上，而紅色曲線在0.5 o的半場對角線上。
不包含在OpTaliX-LT中。
展開 衍射及微納光學系統的分析、設計與加工技術
課程大綱：
1.波動光學基礎
□ 雙光束干涉及楊氏干涉
□ 相干及非相干光源的傳播特性
□ 衍射光學與傅里葉變換
2.衍射元件概述
□ 衍射光學元件概念
□ 衍射光學元件優點
□ 光束分束、整形、擴散
□ 傅里葉變換
□ 角譜理論
□ 工作裝置類型
3.衍射光學元件理念及設計
□ 基本理念
□ 透鏡和衍射光學元件的作用
□ 分束、整形和擴散的實質
□ 衍射光學元件的特征尺寸
□ 衍射光學元件優化設計方法
4.IFTA簡介
□ 基本設計步驟
□ 光學系統結構——1f、2f、Fresnel、Far-field、角譜
□ 參數估算——周期和線寬的估算
□ 光學系統分辨率——不同結構的分辨率
□ 配置設計過程的優化評價函數
5.衍射元件設計案例
□ 衍射分束器參數選擇
□ 衍射分束器設計流程：規則和任意形狀
□ 衍射整形器參數選擇
□ 衍射整形器設計流程：1D和2D平頂型
□ 衍射擴散器參數選擇
□ 衍射擴散器設計流程：平頂型和任意圖案
6.光柵模擬分析
□ 構建stack
□ 調整模擬參數——精度因子和衍射級次
□ 近場分析、衍射效率分析、內部場分析
□ 2D光柵表面鍍膜分析
□ 3D表面具有減反結構的光柵分析
□ 光柵單元陣列及透鏡陣列的建模與分析
7.光柵概述
□ 2D和3D光柵,亞波長光柵,及二元光學元件
□ 標量衍射和傅里葉變換
□ 矢量衍射和傅里葉模態法
□ 納米光學元件的應用：抗反射、偏振控制、成像、傳感等
8.微納光學元件制作
□ 多階器件加工
□ 連續器件加工
□ 傳統套刻法
□ 激光直寫法
□ 納米光子器件制作概述
□ 衍射光學元件公差分析
9.答疑
展開 
三角孔徑衍射誤差難分析？OAS 軟件深度仿真解難題
將仿真數據與基爾霍夫衍射公式理論計算結果對比，光強誤差小于 3%，光斑尺寸誤差小于 2%，驗證了 OAS 仿真的準確性與可靠性。此外，軟件支持衍射圖樣灰度分析、局部區域放大等功能，可進一步提取光斑均勻性、能量集中度等關鍵參數。
三角孔徑衍射的三維追跡圖
三角孔徑衍射的探測器結果圖
總結
本案例通過 OAS 軟件高效實現了三角孔徑衍射的仿真，相比傳統物理實驗，成本降低 60% 以上，研發周期縮短 50%。該方案可直接應用于三角孔光闌設計、激光加工衍射效應預判、光學檢測系統誤差分析等場景，為科研人員與工程師提供可靠的仿真工具。綜上，OAS 軟件憑借靈活的自定義建模能力、精準的衍射計算算法及便捷的操作流程，在非規則孔徑光學特性研究中展現出顯著優勢。
展開 TechWiz LCD 3D應用：液晶面板和光柵衍射分析
液晶顯示面板的光柵結構產生了衍射圖樣。根據遠場方程，將衍射光計算為輸出光通過光柵介質的電場之和。
基于極坐標圖和圖像結果文件，對考慮衍射效應的光柵模型的設計有很大的幫助。
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）極坐標圖
（b）顏色輪廓
（c）衍射強度
□液晶相位光柵模擬
（d）TRN數據 （e）極坐標圖
（f）衍射效率
（g）圖像分析
□智能窗
（h）液晶指向矢分布和相位差曲線 （i）衍射效率，POM圖像，以及衍射圖樣
[1] C.-H. Han, T.-H. Choi, W.-S. Kim, S.-W. Oh, Diffractive liquid crystal device for privacy window with a low operating voltage, J. Inf. Disp. 24 249–254(2023).
（j）衍射效率，衍射圖樣，以及POM圖像 （k）衍射圖像分析
[2] C.-H. Han, S.-W. Oh, A high-haze liquid crystal grating device with asymmetric anchoring energies, Displays 81 102581 (2024).
□偏振體光柵（PVGs）
（l）ChLC PVGs （m）入射光
展開 [TechwizD和TX液晶顯示軟件] TechWiz LCD 3D應用：液晶面板和光柵衍射分析
液晶顯示面板的光柵結構產生了衍射圖樣。根據遠場方程，將衍射光計算為輸出光通過光柵介質的電場之和。
基于極坐標圖和圖像結果文件，對考慮衍射效應的光柵模型的設計有很大的幫助。
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）極坐標圖
（b）顏色輪廓
（c）衍射強度
? 液晶相位光柵模擬
（d）TRN數據 （e）極坐標圖
（f）衍射效率
（g）圖像分析
? 智能窗
（h）液晶指向矢分布和相位差曲線 （i）衍射效率，POM圖像，以及衍射圖樣
[1] C.-H. Han, T.-H. Choi, W.-S. Kim, S.-W. Oh, Diffractive liquid crystal device for privacy window with a low operating voltage, J. Inf. Disp. 24 249–254(2023).
（j）衍射效率，衍射圖樣，以及POM圖像 （k）衍射圖像分析
[2] C.-H. Han, S.-W. Oh, A high-haze liquid crystal grating device with asymmetric anchoring energies, Displays 81 102581 (2024).
? 偏振體光柵（PVGs）
（l）ChLC PVGs （m）入射光
展開 Hubble 望遠鏡衍射難分析？OAS 光學軟件精準解惑
Hubble望遠鏡的衍射傳輸場
簡介
Hubble 望遠鏡作為天文學研究的重要工具，其在衍射極限下的成像能力備受關注。衍射極限由光的波動性和光學系統的孔徑決定，是光學系統分辨率的理論極限。在本案例中，我們使用 OAS 光學軟件對 Hubble 望遠鏡的衍射傳輸場進行模擬分析。通過 OAS 軟件的光線追跡功能，能夠模擬光線在 Hubble 望遠鏡光學系統中的傳播路徑。
案例設置與操作
模型構建
在 OAS 軟件中，依據 Hubble 望遠鏡真實的光學系統結構，精確構建其光學模型。包括主鏡、副鏡等關鍵光學元件的形狀、尺寸以及相對位置關系等，都嚴格按照實際參數設定，以確保模擬的準確性
參數設定
除了設置上述光源參數外，還對光學元件的材質屬性、表面粗糙度等影響光線傳播的參數進行合理設置。這些參數的準確設定，能夠更真實地反映光線在實際望遠鏡系統中的傳輸情況，如折射、反射、散射等現象。
光線追跡
啟動 OAS 軟件的光線追跡算法，大量光線從設定的光源出發，按照光學傳播定律在構建的望遠鏡模型中傳播。軟件記錄每條光線在傳播過程中的位置、方向等信息，通過對海量光線的追跡結果進行統計分析，得到光線在整個光學系統中的傳輸分布情況。
結果展示
經過光線追跡后，在探測器窗口中能夠清晰觀察到 Hubble 望遠鏡的衍射條紋。這些衍射條紋呈現出特定的圖案和強度分布，與理論上 Hubble 望遠鏡在衍射極限下的成像特征相符合。通過對衍射條紋的分析，可以獲取到關于望遠鏡成像分辨率、光學系統像差等重要信息。例如，條紋的間距、清晰度等特征，能夠直觀反映望遠鏡對不同距離天體細節的分辨能力；條紋的對稱性和均勻性，則可用于評估光學系統的像差校正效果。
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