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Z_T=2d²/λ，在mZ_T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