光学设计中杂散光问题频发？OAS 软件光栅衍射案例来解决

光栅衍射案例分析

简介

光栅衍射是光学领域中典型的波动光学现象，其衍射光斑的分布规律直接反映了光栅的结构特性与入射光的传播特性，在光谱分析、光通信、精密测量等领域具有重要应用价值。本案例基于 OAS 光学软件，通过搭建标准化的光栅衍射仿真模型，实现对光栅衍射过程的精准模拟。

案例设置与操作

参数设置

在 Z 轴坐标为 2mm 的位置（Z=2mm）搭建核心光学元件 ——光栅。光栅孔径设置尺寸为 1mm，孔径形状采用圆形（默认标准形状，可根据实际需求调整为矩形或其他异形结构），确保光栅的有效通光区域符合仿真场景需求；

在软件的光栅属性设置界面中，明确勾选 “考虑 0 级、+1 级、-1 级衍射光线” 选项，屏蔽更高级数（如 ±2 级、±3 级）的衍射光线，以聚焦核心级数的传播与成像分析，同时降低仿真计算量；

根据实际光栅类型（如透射式、反射式）设置光栅的折射率（透射式）或反射率（反射式），默认采用标准光学玻璃折射率（n=1.5168），确保光栅的光学特性符合常规应用场景。

光源设置及建模

在 OAS 软件的光学系统建模界面中，首先完成平面光源的创建与参数配置。将光源放置于 Z 轴坐标为 0mm 的平面（Z=0 平面），该平面光源采用单色光输出（默认波长可根据仿真需求自定义调整），光源的发光区域尺寸需与后续光栅孔径尺寸匹配，确保入射光能够完整覆盖光栅有效区域，避免因光源尺寸不足导致衍射光线信息缺失。同时，设置光源的光强分布为均匀分布，以消除光源自身不均匀性对衍射结果的干扰。

探测器设置

在 Z 轴坐标为 4mm 的位置（Z=4mm）创建平面探测器，作为衍射光斑的接收与成像装置。探测面尺寸根据光栅衍射的光斑分布范围，设置探测器的有效探测面尺寸为 5mm×5mm（大于预期的光斑分布范围，避免光斑边缘被截断）。设置像素分辨率为 1024×1024，确保能够清晰捕捉光斑的细节特征（如光斑边缘的干涉条纹）。数据采集模式选择 “光强分布采集” 模式，使探测器能够记录不同位置的光强数值，为后续光斑分析提供量化数据支持。

光栅衍射的三维追迹图

光栅衍射的探测器结果图（平滑一次）

探测器坐标类型改为对数(lg)后的结果图（平滑一次）

总结

本案例通过 OAS 软件实现了光栅衍射过程的精准仿真，不仅直观展现了 0 级、±1 级衍射光斑的分布特征，验证了光栅衍射的理论规律，同时也体现了 OAS 软件在光学系统建模、光线追迹、结果分析等方面的专业性与便捷性。