用真实光学案例动图了解OAS光学软件 | 物理光学篇

8个真实案例,全部来自 OAS 光学软件的仿真动图。

干涉、衍射、空间调制、全息、激光与导波。看一束光作为"波"的时候,在软件里是怎么被算出来的。

光的干涉

• 迈克尔逊等倾干涉

一束光打在半透半反的分束镜上分成两路,分别射向两面反射镜,反射后返回分束镜,各自再被分为反射光和透射光,其中沿观察方向输出的两路光发生干涉。当使用扩展光源、且两臂等效为平行平板时,相同倾角的光对应同一条纹,因此称为等倾干涉。

• 马赫曾德干涉仪

两个臂在空间上分离、互不干扰,一臂放置待测样品,另一臂提供参考光。

两束光相遇的地方,OAS 算得出条纹:

分振幅干涉光路建模,两路光的振幅与相位叠加计算;

两臂光程差/相位差与干涉条纹的定量对应,条纹移动可读出光程差;

两臂光程差、波前倾斜或样品相位改变时,条纹变化可即时查看。

光的衍射与空间调制

• 泰伯光栅

一块周期光栅,用单色平行光垂直照射,在它后面特定距离上会再出现一个强度分布与光栅相同的像------光栅仿佛把自己"复印"了一遍,这个现象叫泰伯效应。泰伯距离满足ZT=2d2/λ,在mZT处也会出现自成像。

• 信息光学:θ调制实现图像假彩色编码

送入一套傅里叶变换光路后,不同方位的光栅产生不同方向的衍射光,在频谱面上形成分离的频谱分量;在频谱面按方位放置不同颜色的滤光片,分别选取这些分量,再经逆变换合成到像面上,就得到了假彩色图。这是空间滤波的经典实验。

光绕过边缘之后的样子,OAS 算得出来:

光栅衍射与衍射传播建模,可计算自成像距离;

傅里叶变换光路与空间滤波仿真,可复现信息光学实验;

各级衍射光的方向与能量分布,可分别查看。

光的整形与记录

• 激光扩束镜

先用一片负透镜把它"摊开",再用一片正透镜重新准直成平行光,口径变大、发散角变小------这就是负透镜在前、正透镜在后的两片式扩束(伽利略式)。扩束比M=f2/|f1|,输出发散角约为输入发散角的 1/M。扩束后光束口径增大,聚焦时衍射极限光斑更小,因此常用于激光聚焦、准直和远距离传输。

• 全息存储片

用与记录时相同的参考光角度照射,这些条纹又把原来的波前重建出来;改变参考光角度或波长,可以在同一块材料里叠加记录很多幅图,这就是角度复用/波长复用的全息存储原理(需考虑布拉格选择性与串扰)。

先整形、再记录,从光源到记录介质,整条光路可以放在一个模型里算。

激光光束整形与扩束系统建模;

干涉与衍射计算可支持全息记录与再现光路建模;

记录与再现的光场分布,可在同一模型里对比,并可评估复用角度/波长间隔与串扰。

光的超快波导

• 激光-超短脉冲非球面聚焦

一个飞秒脉冲,其实是很多波长叠在一起,带宽很宽。用非球面镜聚焦,好处是口径大也不容易产生球差,在单色或消色差条件下,光斑能收得比较小。对于宽带飞秒脉冲,还需考虑色差与材料色散导致的脉冲展宽,必要时采用反射式或消色差设计。

• 序列-全反射

光从光密介质射向光疏介质(比如从玻璃射向空气),入射角一旦超过临界角,光就全部被反射回介质内部,理想情况下透射能量为零(实际存在倏逝波,能量在光疏介质中指数衰减),这就是全反射。

OAS 的波动光学引擎支持激光系统与波导结构建模:宽谱光束聚焦后的波前与光斑、全反射界面上的传播与转向,都能按面算、逐面看。

激光系统建模,含宽谱光束聚焦;

全反射与波导结构建模,可查看光在介质内的传播路径;

波前、光斑与能量分布随参数变化,可即时评估。

#物理光学#光波导#超表面#OAS光学软件

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