[技术]衍射透镜元件 [复制链接]

|hKDvH  
摘要 >1.X*gi?-  
]Oe2JfJwx  
    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。 OyStqi  
8f_l}k$Eg  
在哪里可以找到组件?       /,BD#|  
^a/gBC82x  
             ^4y,W]JUDt  
衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                       _F4Ii-6  
     MS nG3]{z  
波前相位响应 l^! ?@Kg,z  
](Xb_xMf  
j:Xq1f6a  
                                                                         kYM~d07 V  
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。 `jDTzhO~  
_jvxc'6  
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)。 YC*"Thuu  
o5u3Fjz3  
>Ifr [  
    （来自VirtualLab Fusion手册） 6gkV*|U,e  
                                                                                 {yBs7[Wn  
理想衍射透镜的参数设置 kS%Ydy#:'  
+xRK5+}9  
                                                 +UCG0D  
     l94b^W}1)W  
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。 I~[F|d>  
n|6Ic,:[  
总结:理想衍射透镜的计算方法 Z< 1  
PoHg,n]  
`oAW7q)~  
                                                                       9G9t" {  
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: \/
93Dz  
1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 ):P?  
2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 ,xw#NG6  
3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 kT|dUw9G  
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。 #"}JdBn  
a`wc\T^
 
更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions <NHH
^M\N  
     @hl.lq  
实衍射透镜的参数设置 4%{,] q\p  

I^* Nqqq  

goLL;AL  
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。 a
y4 %  
:vYYfs&  
也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 W}nlRbN?  
$&Gu)4'+  
可用结构的高度计算(TEA) tCw<Ip  
R%Hi+#/dr-  
                                   !:)s"|=  
衍射曲面高度结构定义为： [m->5H  
r^2p*nr}  
                                                                               yyR0]NzYUD  
XUrXnz|>  
可选参数-分层水平                                                                             WEAT01  
!'Ak&j1:`  
c& <Fr[AK  
     GmK^}=frj  
总结：真实衍射透镜计算方法 |O3q@  
"x%Htq@  
,t3wp#E2#  
                                                                         Pi=+/}  
用傅里叶模态法/严格耦合波分析(FMM/RCWA)或薄元近似(TEA)的局部线性光栅近似(LLGA)来计算真实的衍射透镜表面。其步骤是： Fzm*Pz3  
1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 -7SAK1c$  
2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 "WlZ)wyF%  
3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 \c,ap49RC  
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。