偏振光
關(guān)注創(chuàng)建者：周唯 創(chuàng)建時(shí)間：2022-02-27
偏振光的視頻教程
022 - FDTD薄膜的透反射率（零基礎(chǔ)教學(xué)型案例，含演示，46元）
波長為400 ~ 700 nm范圍內(nèi)的線偏振光垂直入射，發(fā)現(xiàn)反射率幾乎為零，也就是說入射光除了被薄膜吸收一部分以外，幾乎全透射了，所以這相當(dāng)于是一個(gè)抗反射圖層。 計(jì)算的內(nèi)容和結(jié)果（手機(jī)端可能無法顯示圖片，請?jiān)陔娔X端查看）： 1、期望得到的結(jié)果（透反射率）： 2、本例計(jì)算出的結(jié)果（透反射率）： 再次提醒：本課程的視頻沒有聲音。
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023 - COMSOL薄膜的透反射率（零基礎(chǔ)教學(xué)型案例，含演示，46元）
波長為400 ~ 700 nm范圍內(nèi)的線偏振光垂直入射，發(fā)現(xiàn)反射率幾乎為零，也就是說入射光除了被薄膜吸收一部分以外，幾乎全透射了，所以這相當(dāng)于是一個(gè)抗反射圖層。 計(jì)算的內(nèi)容和結(jié)果（手機(jī)端可能無法顯示圖片，請?jiān)陔娔X端查看）： 1、期望得到的結(jié)果（透反射率）： 2、本例計(jì)算出的結(jié)果（透反射率）： 再次提醒：本課程的視頻沒有聲音。
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偏振光的實(shí)例教程
摘要
偏振分光立方是一種常用的光學(xué)元件，由兩個(gè)等邊直角棱鏡組成，透射面之間鍍有偏振分光膜，用于按偏振狀態(tài)將入射光學(xué)分成兩束互相垂直的光。本案例中，設(shè)計(jì)了一種偏振使用的分光膜能夠在可見光波段、45°入射條件下p偏振光大部分透射，s偏振光大部分反射。
應(yīng)用場景
設(shè)計(jì)一款用于立方體型偏振分光器的薄膜結(jié)構(gòu)，在45°入射條件下，于可見光波段實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的偏振分光性能：p偏振光的平均透過率大于99%，s偏振光的平均透過率小于1%。
設(shè)計(jì)結(jié)果
設(shè)計(jì)結(jié)果如圖所示，在可見光范圍內(nèi)、45°入射條件下的p光透射率大于99%，s光反射率小于1%，滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。
設(shè)計(jì)流程
上述膜系由公式工具構(gòu)建得到，右圖為其在400–700?nm范圍內(nèi)、45°入射條件下的光譜曲線。可以觀察到，s偏振光在波段兩端（約400?nm與700?nm附近）的透射率明顯升高，不符合設(shè)定的分光要求。
關(guān)于公式工具的更多信息: Tutorial: Formula Tool
采用 Nelder-Mead 算法對各層厚度進(jìn)行優(yōu)化，目標(biāo)是在400–700?nm波段、45°入射條件下，最大化p偏振光的透過率，同時(shí)最小化s偏振光的透射率。
關(guān)于優(yōu)化的更多信息: Tutorial: Optimization Workflow
優(yōu)化后結(jié)果已滿足設(shè)計(jì)要求。
展開 摘要
光柵等光學(xué)設(shè)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(shí)踐中，光柵有時(shí)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(gè)正交偏振態(tài)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(yīng)設(shè)置。
光柵仿真中的非偏振光
? 光柵分析
– 對于使用傅立葉模態(tài)方法 (FMM / RCWA) 的單光柵分析，使用平面波入射來計(jì)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(rèn)為非偏振光在統(tǒng)計(jì)上可以同時(shí)具有任何偏振狀態(tài)。
– 可以將任意偏振態(tài)投影到兩個(gè)正交狀態(tài)上； 統(tǒng)計(jì)上，非偏振光沿著形成這個(gè)正交基礎(chǔ)的兩個(gè)狀態(tài)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(gè)正交狀態(tài)的平均值來表示非偏振光。
光柵仿真中的光源設(shè)置
? 光源偏振態(tài)的手動(dòng)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(shè)置中的偏振狀態(tài)。
– 遵循基本概念，可以根據(jù)非偏振光的需要，使用特定的輸入偏振態(tài)進(jìn)行光柵模擬。。 例如，通過選擇 TE 和 TM 偏振作為兩個(gè)正交基態(tài)，我們可以對兩種配置獨(dú)立執(zhí)行光柵仿真，然后通過功能區(qū)菜單功能手動(dòng)平均結(jié)果（如下所述）。
光柵仿真中的偏振相關(guān)分析儀
? 光柵偏振分析儀
– 對于光柵衍射效率計(jì)算，VirtualLab Fusion 提供了偏振分析儀，用于研究偏振相關(guān)效應(yīng)。
– 與光柵階次分析器相比，偏振分析器對入射的偏振態(tài)有額外的控制。
– 偏振分析儀中的偏振設(shè)置獨(dú)立于光學(xué)設(shè)置中的光源設(shè)置。
展開 spm_id_from=333.999.0.0</a> ），介紹了使用背景場仿真線偏振，圓偏振，橢圓偏振在真空中的傳播。</p><p>具體如下：</p><p>1，平面光在真空中的傳播</p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/upload/202202/f290a08d3f6c426aabffc7b5476e8eb3.gif" title="1，背景場-平面光.gif" alt="1，背景場-平面光.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202202/f290a08d3f6c426aabffc7b5476e8eb3.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202202/f290a08d3f6c426aabffc7b5476e8eb3.gif?
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光柵等光學(xué)設(shè)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(shí)踐中，光柵有時(shí)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(gè)正交偏振態(tài)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(yīng)設(shè)置。
光柵仿真中的非偏振光
? 光柵分析
– 對于使用傅立葉模態(tài)方法 (FMM / RCWA) 的單光柵分析，使用平面波入射來計(jì)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(rèn)為非偏振光在統(tǒng)計(jì)上可以同時(shí)具有任何偏振狀態(tài)。
– 可以將任意偏振態(tài)投影到兩個(gè)正交狀態(tài)上；統(tǒng)計(jì)上，非偏振光沿著形成這個(gè)正交基礎(chǔ)的兩個(gè)狀態(tài)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(gè)正交狀態(tài)的平均值來表示非偏振光。
光柵仿真中的光源設(shè)置
? 光源偏振態(tài)的手動(dòng)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(shè)置中的偏振狀態(tài)。
– 遵循基本概念，可以根據(jù)非偏振光的需要，使用特定的輸入偏振態(tài)進(jìn)行光柵模擬。。例如，通過選擇 TE 和 TM 偏振作為兩個(gè)正交基態(tài)，我們可以對兩種配置獨(dú)立執(zhí)行光柵仿真，然后通過功能區(qū)菜單功能手動(dòng)平均結(jié)果（如下所述）。
光柵仿真中的偏振相關(guān)分析儀
? 光柵偏振分析儀
– 對于光柵衍射效率計(jì)算，VirtualLab Fusion 提供了偏振分析儀，用于研究偏振相關(guān)效應(yīng)。
– 與光柵階次分析器相比，偏振分析器對入射的偏振態(tài)有額外的控制。
– 偏振分析儀中的偏振設(shè)置獨(dú)立于光學(xué)設(shè)置中的光源設(shè)置。
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光柵等光學(xué)設(shè)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(shí)踐中，光柵有時(shí)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(gè)正交偏振態(tài)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(yīng)設(shè)置。
光柵仿真中的非偏振光
? 光柵分析
– 對于使用傅立葉模態(tài)方法 (FMM / RCWA) 的單光柵分析，使用平面波入射來計(jì)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(rèn)為非偏振光在統(tǒng)計(jì)上可以同時(shí)具有任何偏振狀態(tài)。
– 可以將任意偏振態(tài)投影到兩個(gè)正交狀態(tài)上；統(tǒng)計(jì)上，非偏振光沿著形成這個(gè)正交基礎(chǔ)的兩個(gè)狀態(tài)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(gè)正交狀態(tài)的平均值來表示非偏振光。
光柵仿真中的光源設(shè)置
? 光源偏振態(tài)的手動(dòng)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(shè)置中的偏振狀態(tài)。
– 遵循基本概念，可以根據(jù)非偏振光的需要，使用特定的輸入偏振態(tài)進(jìn)行光柵模擬。。例如，通過選擇 TE 和 TM 偏振作為兩個(gè)正交基態(tài)，我們可以對兩種配置獨(dú)立執(zhí)行光柵仿真，然后通過功能區(qū)菜單功能手動(dòng)平均結(jié)果（如下所述）。
光柵仿真中的偏振相關(guān)分析儀
? 光柵偏振分析儀
– 對于光柵衍射效率計(jì)算，VirtualLab Fusion 提供了偏振分析儀，用于研究偏振相關(guān)效應(yīng)。
– 與光柵階次分析器相比，偏振分析器對入射的偏振態(tài)有額外的控制。
– 偏振分析儀中的偏振設(shè)置獨(dú)立于光學(xué)設(shè)置中的光源設(shè)置。
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偏振光的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
偏振光的最新內(nèi)容
追跡從x偏振片到探測器的光線后，產(chǎn)生了一個(gè)新的偏振點(diǎn)圖，這可以證實(shí)只有x偏振光分量穿過了偏振片（圖2，右）。
圖2.偏振點(diǎn)圖。左邊：進(jìn)入x偏振片之前的隨機(jī)偏振光。右邊：通過偏振片光線的x偏振分量，y偏振分量由偏振片吸收。在任意偏振入射的條件下，探測器會收集大約50%的入射光功率。
馬耳他十字現(xiàn)象16天前
當(dāng)局部y偏振光的擴(kuò)展光束通過兩個(gè)正交取向的線偏振片時(shí)，馬耳他十字也可以形成。圖1顯示了由FRED構(gòu)建的這樣一個(gè)系統(tǒng)，用來模擬正交線偏振片的輻照度。
圖1 馬耳他十字。左邊：系統(tǒng)橫截面。右邊：探測器上的輻照度圖樣。
目前，探測器實(shí)體對于相干或偏振光不起作用，只可以執(zhí)行輻照度、照度和彩色圖像的分析。
盡管FRED沒有一個(gè)內(nèi)置的“光束足跡分析”程序，但我們將在FRED中使用探測器實(shí)體結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)類似的功能。
設(shè)置計(jì)算
文章使用如下圖像所示的光學(xué)系統(tǒng)。我們的目的是分析沿著如下所示的光路多個(gè)平面的處的光束足跡。
目前，探測器實(shí)體對于相干或偏振光不起作用，只可以執(zhí)行輻照度、照度和彩色圖像的分析。
當(dāng)一個(gè)分析請求執(zhí)行時(shí)，重要的是記住在FRED中的分析面只是在光線追跡結(jié)束后的后處理(過濾)光線。在光線追跡的過程中，它們不收集光線信息，無論光線的軌跡是否穿過分析網(wǎng)格。那么問題來了，“如何分析在光線追跡的過程中光線穿過光學(xué)空間的光場？”
下圖展示了在垂直入射條件下，采用梯度厚度分布時(shí)p偏振光和s偏振光的反射率：
通過改變層厚度，對于正入射，p偏振的反射覆蓋了大約430nm–860nm的波長范圍。
步驟3. 在Speos中驗(yàn)證和可視化結(jié)果
1.打開項(xiàng)目reflective_polarizer.scdocx，并檢查“reflective_polarizer”的材料定義設(shè)置。
優(yōu)化后的入耦合光柵為鋸齒形結(jié)構(gòu)，鍍銀層后非偏振光平均衍射效率達(dá)0.747，為整個(gè)波導(dǎo)系統(tǒng)提供了高效的光耦合能力。
圖4 （a）入射耦合光柵結(jié)構(gòu)示意圖；（b）入射耦合光柵衍射耦合效率
Zemax精準(zhǔn)驗(yàn)證隨機(jī)掩模光柵的
成像性能
在隨機(jī)掩模光柵的設(shè)計(jì)中，掩模的隨機(jī)分布是否會影響成像質(zhì)量，是方案可行性的關(guān)鍵驗(yàn)證點(diǎn)。
該一體化優(yōu)勢具體落地于全流程各環(huán)節(jié)：在設(shè)計(jì)建模階段，可快速搭建非球面透鏡組、DOE、微透鏡陣列、LC-SLM等各類光學(xué)元件及系統(tǒng)模型，兼容論文中提及的各類物理公式與算法，無需手動(dòng)編程即可完成復(fù)雜模型的構(gòu)建；在仿真驗(yàn)證階段，可同步實(shí)現(xiàn)幾何光學(xué)光線追跡、物理光學(xué)衍射仿真、偏振調(diào)控、電光效應(yīng)等多物理場耦合仿真，復(fù)現(xiàn)各類整形方案的實(shí)際效果，量化分析均勻性、能量利用率、衍射效率等核心指標(biāo)，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的吻合度達(dá)
許多影響設(shè)備最終質(zhì)量的復(fù)雜效應(yīng)(例如，描述數(shù)字圖像的不同視場模式在眼動(dòng)范圍中的均勻性有多好等關(guān)鍵方面)都源于物理光學(xué):偏振(最初是光源的偏振，以及光在設(shè)備中傳播時(shí)偏振如何變化)、相干性、衍射等。
FRED應(yīng)用：模擬沃拉斯頓棱鏡偏振器1個(gè)月前
如下圖所示的幾何結(jié)構(gòu)，水平偏振光在第一個(gè)區(qū)域中以非尋常折射率（ne）傳播，折射到第二個(gè)區(qū)域中，以尋常折射率（no）傳播。垂直偏振光經(jīng)過相反的折射，兩個(gè)偏振態(tài)就這樣分開了。本文介紹了一個(gè)腳本，即wollastonCreator.frs，根據(jù)輸入到基本對話框中的用戶技術(shù)參數(shù)來創(chuàng)建一個(gè)沃拉斯頓棱鏡，且允許三個(gè)方向上具有不同的尺寸。
五維智能感知——下一代光學(xué)的百年演進(jìn)1個(gè)月前
第三章 光傳感維度：偏振、相位、光譜與時(shí)間
如果說第二章論述的光收集工具是對光場進(jìn)行“編碼”的硬件前端，那么本章論述的偏振、相位、光譜、時(shí)間則是傳感器需要從光場中“解碼”提取的核心信息維度。四個(gè)維度分別對應(yīng)光場的不同物理屬性，且在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程上呈現(xiàn)明顯的先后次序。
