在基本工具箱中,不僅可以使用場追跡來進行光學(xué)建模,同時也可以使用光線追跡來對光學(xué)系統(tǒng)進行快速的驗證、分析和模擬,如圖6所示,使用光線追跡和場追跡方法模擬入射光經(jīng)過軸棱鏡相位調(diào)制以及聚焦物鏡后所獲得的環(huán)形光束。
圖6.左圖為使用光線追跡觀察的3D光線視圖,右圖為使用場追跡獲得的結(jié)果
2).衍射光學(xué)工具箱——專業(yè)的二元光學(xué)元件設(shè)計
衍射光學(xué)工具箱使用迭代傅里葉變化算法(IFTA),在用戶確定輸入光場以及期望的輸出光場后,幫助用戶自動完成各種衍射光學(xué)元件的設(shè)計或者開發(fā)工作,如對衍射光束分束器的設(shè)計,用戶不僅可以通過確定x方向和y方向的衍射級次來設(shè)計規(guī)則陣列的衍射光束分束器,同樣可以通過導(dǎo)入Bitmap文件、諧波場文件或者ASCII文件來設(shè)計任意陣列的衍射光束分束器,如圖7所示,通過導(dǎo)入文件來設(shè)計的任意陣列分束器;同時,應(yīng)用衍射光學(xué)工具箱中的光束整形器功能,可以設(shè)計出折射和衍射光束整形器,將入射的高斯光束整形成2D環(huán)形或矩形以及1D 的線型分布甚至是任意期望的輸出形狀,如圖8所示,將入射高斯光束整形成矩形高帽光束;而光束擴散器設(shè)計則可以幫助用戶快速的完成規(guī)則擴散器設(shè)計以及圖案生成擴散器設(shè)計,如圖9所示,通過導(dǎo)入圖案設(shè)計的圖案生成擴散器。
圖7.衍射光學(xué)工具箱設(shè)計的任意陣列分束器 圖8.矩形平頂光束整形
最后,可以將設(shè)計完成的各種衍射光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)導(dǎo)出以用作加工生產(chǎn),如圖10所以,衍射光束分束器單個周期輪廓視圖。
圖9.十字圖案擴散器設(shè)計 圖10.分束器單個周期二元輪廓圖
3).光柵工具箱——提供專業(yè)的光柵解決方案
光柵工具箱主要使用堆棧的概念來構(gòu)建各種2D光柵和3D光柵(如圖11所示),通過使用傅里葉模態(tài)法(FMM),不僅能夠?qū)撩琢考壷良{米量級的光柵結(jié)構(gòu)進行嚴格的電磁場分析,光柵的類型可以從衍射光柵、全息光柵、布拉格光柵、表面光柵、光子晶體、衍射光束分束器、起偏器、減反結(jié)構(gòu)、衍射光學(xué)元件直到光伏系統(tǒng)和光譜光柵等。用戶能夠使用New Parameter Run 和New Parametric Optimization兩種優(yōu)化方法對光柵結(jié)構(gòu)進行公差分析和優(yōu)化設(shè)計,并能夠應(yīng)用光柵工具箱特有的內(nèi)部場探測器和衍射效率分析器,來進行光柵的內(nèi)部場分析和衍射效率分析,如圖12所示。
圖11.利用堆棧結(jié)構(gòu)定義2D光柵 圖12.三角光柵內(nèi)部場(x方向電場)
同時,其已有的各種2D和3D光柵模型可以幫助用戶快速的完成建模和分析,如圖13所示;最后,其提供的自定義功能可以幫助用戶通過自定義構(gòu)建各種光柵,極大的滿足了用戶建模的靈活性。VirtualLab光柵工具箱,可以為各種類型的光柵問題提供完美的解決方案。
圖13.左邊為截錐光柵界面,可直接用于構(gòu)建3D光柵結(jié)構(gòu);右邊為各種已設(shè)計好的光柵,可以直接用于各種光柵的模擬仿真和分析 |