[技术]衍射透镜元件 [复制链接]

1)Z4 (_  
摘要 #:[^T,YD0  
t[}&*2"$/  
    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。 DsX+/)d  
jEu-CU#:  
在哪里可以找到组件?       zpgRK4p,I"  
\l-JU  
             6
9+Pf*  
衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                       $-AG$1  
     d RIuA)0s  
波前相位响应 L5DeLF+  
lq}m0}9<  
6v?tZ&, G  
                                                                         Xx,Rah)X3  
衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 >lkjoEVQ  
PjE%_M<  
衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 #KUNZW  
=I8^E\O("  
ROi_k4Fj  
    （来自VirtualLab Fusion手册） ^Ycn&
`s  
                                                                                 j6GR-WQ]t  
理想衍射透镜的参数设置 U_sM==~  
E>c*A40=.n  
                                                 Esdv+f}4;  
     ^XT;n  
然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 {Q021*xt/  
&SMM<^P.  
总结:理想衍射透镜的计算方法 ("s!t?!&YS  
Hy1pIUsx  
MjW{JR)I  
                                                                       Dc9Fb^]QOG  
采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: (V>/[Ev  
1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 J\?d+}hynX  
2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 N)EJP~0  
3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 !DBaC%TGC  
4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 ? @- t.N  
EouI S2e;a  
更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions b\vL^\bX8  
     PEMuIYm$  
实衍射透镜的参数设置 vv1W<X0e<  
}
LwKi-G?  
7 V=%&+  
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。 7#sb},J{  
Q[.d  
也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 6oLZH6fG  
b`^mpB*6R  
可用结构的高度计算(TEA) b/UjKNf
@  
KV|ywcGhT  
                                   i&Me7=~  
衍射曲面高度结构定义为： ^20x\K  
5wI j:s  
                                                                               (h27SLYm  
~!ICBF~j  
可选参数-分层水平                                                                             @,SN8K0T  
0hX@ta[Up  
:s
nn-e0l  
     k6??+b:rE  
总结：真实衍射透镜计算方法 V5]:^=  
!gG\jC~n  
?`Som_vKO  
                                                                         !@@rO--&  
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： UE/N-K)`  
1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 cP[]\r+Kj  
2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 ^g*/p[  
3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 :]-? l4(%  
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。