[技术]衍射透镜元件 [复制链接]

3Ry?{m^  
摘要 th]9@7UE,  
 I{E10;  
    如今，衍射透镜在现代光学的各种应用中得到广泛的使用。微结构表面被用来取代笨重的光学元件，与传统镜头相比，得益于尺寸和重量的减小。在快速物理光学软件VirtualLab Fusion中，这些结构既可以以理想化的形式建模，具有预定义的阶次和效率，也可以更现实地建模，包括对实际微观结构表面的精确分析。本文介绍了VirtualLab Fusion的衍射透镜组件、可用的选项和应用的建模方法。 *mYec~  
f.,-KIiF  
在哪里可以找到组件?       K1Tzy=Z9j  
u+Li'Ug  
             n_aKciF  
衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                       8]0^OSS  
     ua0k)4|  
波前相位响应 pd|c7D!6U,  
AVi|JY)>  
ZXco5,1  
                                                                         `Z{7Ut^)  
衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 `0sa94H1[  
MPT[f  
衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 ^,?]]=mE  
k\EMO\je  
$N+azal+y  
    （来自VirtualLab Fusion手册） kJ~^ }o  
                                                                                 T-27E$0  
理想衍射透镜的参数设置 ?^yZVmAo]  
KB-7]H  
                                                 D3I;5m`_  
     ^UJO(  
然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 tnp]wZ  
7Npz {C{I  
总结:理想衍射透镜的计算方法 Q<"zpwHR  
\ Xuu|]  
QtRKmry{
 
                                                                       D[U5SS!)  
采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: I@[.W!w  
1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 H*l8,*M}  
2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 gllXJM^ -  
3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 JK,k@RE y]  
4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 WhvO-WF  
BM:je(*p  
更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions #w#B'  
     Yh4e\]ql~N  
实衍射透镜的参数设置 -FJ5N}R  
&!~q#w1W-5  
e\/Lcng  
对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 Xmtq~
}K>  
NK d8XQ=%  
也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 +f|u5c  
Y,?rykRj  
可用结构的高度计算(TEA) @v|_APy#  
[Q)lJTs  
                                   `57ffQR9  
衍射曲面高度结构定义为： GCc@ :*4[  
QarA.Ne~  
                                                                               l^&#fz  
JgEpqA12  
可选参数-分层水平                                                                             L7 qim.J  
_t3n<  
>?I[dYzut  
     =`g+3 O;<  
总结：真实衍射透镜计算方法 y\Zx{A[  
!K_%@|:7%  
MLaH("aen  
                                                                         Zs)HzOP)9  
用傅里叶模态法/严格耦合波分析(FMM/RCWA)或薄元近似(TEA)的局部线性光栅近似(LLGA)来计算真实的衍射透镜表面。其步骤是： i9W@$I,f  
1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 jiz"`,-},O  
2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 AOhsat;O`  
3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 s4t>/.;x  
4. 对于真实的衍射透镜，VirtualLab Fusion会自动在FMM/RCWA和TEA之间进行选择。如果本地光栅周期大于波长的5倍，则使用TEA。否则，将使用FMM/RCWA对实际结构进行建模。