光学系统衍射效应分析棘手？OAS 软件菲涅尔衍射来解惑

菲涅尔衍射案例分析

简介

菲涅尔衍射作为光学领域中一种关键的衍射现象，其核心特征在于考虑光波的波前曲率，并用菲涅耳积分对衍射图样进行精准描述。与夫琅禾费衍射相比，菲涅尔衍射主要展现光通过小孔或障碍物后，在近场（即距离衍射屏较近的区域）形成的独特衍射图样。本案例使用 OAS 光学软件，对菲涅尔衍射现象展开细致模拟与分析，旨在为相关领域的研究和实际应用提供有力的技术支撑与理论参考。

案例设置与操作

光源参数配置

为精准模拟菲涅尔衍射现象，本案例构建了特定的光学系统。系统中设置了一个简易光束光源，其半孔径为 1mm，波长设定为 0.6283μm。该波长处于可见光波段，在光学实验和实际应用中具有典型性。同时，将光源与探测器之间的距离设定为 1mm，这一距离配置符合菲涅尔衍射近场研究的条件，能够有效捕捉近场范围内衍射图样的特征。

光源与探测系统建模

OAS 光学软件拥有强大的建模能力，可实现对各类光学系统的精确构建。在本案例中，软件成功完成了简易光束光源的参数化建模，准确设置了光源的半孔径和波长参数，确保光源的特性与设计要求完全吻合。对于探测器，软件通过内置的光学探测模块进行配置，精准设定了光源与探测器之间的距离参数，为菲涅尔衍射图样的探测搭建了稳定的模拟环境，保障了后续数据采集的准确性。

波前追迹与衍射模拟

在本案例中，软件对光束光源发出的光波进行了全面且精确的波前追迹，详细计算了光波在传播过程中的波前曲率变化，以及通过传播到达探测器过程中的相位和振幅演变。基于菲涅耳积分原理，软件对光波在探测器处的叠加效果进行计算，从而精准模拟出菲涅尔衍射条纹，为后续的分析提供了清晰、直观的可视化结果。

菲涅尔衍射的三维追迹图

菲涅尔衍射的探测器结果图

总结

OAS 软件的模拟，在探测器上清晰呈现出了菲涅尔衍射条纹。分析结果显示，该衍射条纹具有明显的近场特征，其明暗分布与光源的半孔径、波长以及光源到探测器的距离密切相关。由于光源参数和传播距离的特定设置，衍射条纹呈现出独特的周期性和强度变化规律。通过对这些条纹特征的深入分析，能够进一步理解菲涅尔衍射中波前曲率变化对衍射图样形成的影响机制，为深入研究菲涅尔衍射的物理本质提供重要依据。