j0Cj&x%qF} 摘要 / $s(OFbi# (F3R!n 如今,
衍射透镜在现代
光学的各种应用中得到广泛的使用。微
结构表面被用来取代笨重的光学元件,与传统
镜头相比,得益于尺寸和重量的减小。在快速物理光学软件VirtualLab Fusion中,这些结构既可以以理想化的形式建模,具有预定义的阶次和效率,也可以更现实地建模,包括对实际微观结构表面的精确分析。本文介绍了VirtualLab Fusion的衍射透镜组件、可用的选项和应用的建模方法。
\"L0d1DK) MXDCOe~07 在哪里可以找到组件?
}7xcHVO8- =\MAz[IDj 5eyB\>k, 衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。
W|E % J,=ZUh@M 波前相位响应 ly_8p63-
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E.0J94>iM -eD]gm 衍射透镜组件由单一曲面组成,其透射函数用多项式波前响应来描述。
MZWv#;.] rz`"$g+# 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)。
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\fyp\z J p^#G2 ;|$o z{Ll (来自VirtualLab Fusion手册)
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wB E="uDHw+ 理想衍射透镜的参数设置
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{Xr 9]g` C(8!("tU 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。
]n"U])pJd Bga4kjfmk 总结:理想衍射透镜的计算方法 m6}_kzFz
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,Jn` qvmi 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:
suFk<^3 1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。
Mc(|+S@w' 2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。
"3a}~J<g 3. 用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。
""_G4{ 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。
@6aJh< c \}Iq-Je 更多的信息:Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions $A/?evJi8R OjG`s-91& 实衍射透镜的参数设置 F0r2=f(?
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8$Zwk7 w8A 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。
3-1a+7fD ]ZW-`U MO 也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。
Rh$+9w 5v`lCu] 可用结构的高度计算(TEA) 3u+i ;mGPX~38 + 660/ e8N 衍射曲面高度结构定义为:
ty4R2LnC V\]j^$ M`@AS L:u 5~im.XfiVx 可选参数-分层水平 ~_F;>N~ NpKyrXDJv 8|L@-F
ylS6D 总结:真实衍射透镜计算方法 Q"c/]Sk) ]:'] x
ju*zmu M&gi$Qs[E 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:
[kckE-y 1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。
>msQ@Ch 2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。
F;kKn:X L 3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。
MA}}w& 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。