在基本工具箱中,不仅可以使用场追迹来进行光学建模,同时也可以使用光线追迹来对光学系统进行快速的验证、分析和模拟,如图6所示,使用光线追迹和场追迹方法模拟入射光经过轴棱镜相位调制以及聚焦物镜后所获得的环形光束。
图6.左图为使用光线追迹观察的3D光线视图,右图为使用场追迹获得的结果
2).衍射光学工具箱——专业的二元光学元件设计
衍射光学工具箱使用迭代傅里叶变化算法(IFTA),在用户确定输入光场以及期望的输出光场后,帮助用户自动完成各种衍射光学元件的设计或者开发工作,如对衍射光束分束器的设计,用户不仅可以通过确定x方向和y方向的衍射级次来设计规则阵列的衍射光束分束器,同样可以通过导入Bitmap文件、谐波场文件或者ASCII文件来设计任意阵列的衍射光束分束器,如图7所示,通过导入文件来设计的任意阵列分束器;同时,应用衍射光学工具箱中的光束整形器功能,可以设计出折射和衍射光束整形器,将入射的高斯光束整形成2D环形或矩形以及1D 的线型分布甚至是任意期望的输出形状,如图8所示,将入射高斯光束整形成矩形高帽光束;而光束扩散器设计则可以帮助用户快速的完成规则扩散器设计以及图案生成扩散器设计,如图9所示,通过导入图案设计的图案生成扩散器。
图7.衍射光学工具箱设计的任意阵列分束器 图8.矩形平顶光束整形
最后,可以将设计完成的各种衍射光学元件的结构导出以用作加工生产,如图10所以,衍射光束分束器单个周期轮廓视图。
图9.十字图案扩散器设计 图10.分束器单个周期二元轮廓图
3).光栅工具箱——提供专业的光栅解决方案
光栅工具箱主要使用堆栈的概念来构建各种2D光栅和3D光栅(如图11所示),通过使用傅里叶模态法(FMM),不仅能够对毫米量级至纳米量级的光栅结构进行严格的电磁场分析,光栅的类型可以从衍射光栅、全息光栅、布拉格光栅、表面光栅、光子晶体、衍射光束分束器、起偏器、减反结构、衍射光学元件直到光伏系统和光谱光栅等。用户能够使用New Parameter Run 和New Parametric Optimization两种优化方法对光栅结构进行公差分析和优化设计,并能够应用光栅工具箱特有的内部场探测器和衍射效率分析器,来进行光栅的内部场分析和衍射效率分析,如图12所示。
图11.利用堆栈结构定义2D光栅 图12.三角光栅内部场(x方向电场)
同时,其已有的各种2D和3D光栅模型可以帮助用户快速的完成建模和分析,如图13所示;最后,其提供的自定义功能可以帮助用户通过自定义构建各种光栅,极大的满足了用户建模的灵活性。VirtualLab光栅工具箱,可以为各种类型的光栅问题提供完美的解决方案。
图13.左边为截锥光栅界面,可直接用于构建3D光栅结构;右边为各种已设计好的光栅,可以直接用于各种光栅的模拟仿真和分析 |