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    [技术]衍射透镜元件 [复制链接]

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    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-06-29
    摘要 LbR'nG{J  
    `dRqheX  
    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。 <@Y`RqV+  
    ^S!;snhn  
    在哪里可以找到组件?       aF>&X-2  
    F#.ph?W  
                 /+m2|Ij(  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           0: B%,n UM  
    }eveNPB{5  
    波前相位响应 4I*'(6 ,!  
    e -b>   
     >qd=lm <,  
                                                                                 "w__AYHV  
    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。 {P )O#  
    R'fEw3^  
    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)。 kr-5O0tmf  
     , YlS  
     ,,lR\!>8  
    （来自VirtualLab Fusion手册） {$ v^2K'C  
                                                                                     YWL7.Y>%5  
    理想衍射透镜的参数设置 WADEDl&,'  
    )c532 y  
                                                         @3bVjQ`4f  
    d$Y_vX<  
    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。 @ 'U`a4  
    Qraa0]56  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 Np/vPaAk  
    WuTkYiF  
    DgB;6Wl  
                                                                               G#A6<e/  
    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: VmRfnH"  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 DhD##5a  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 r`< x@,  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 0f_A"K  
    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。 f>3)}9?xc}  
    |I{3~+E h  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     $9:  @M.  
    {SD%{  
    实衍射透镜的参数设置 ,LDL%<7t  
    W_,7hvE?"H  
     ~ H/ZiBL@  
    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。 *kcc]*6@s  
    N>1d]DrQR  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 aIh} j,  
    @.`k2lxGd~  
    可用结构的高度计算(TEA) !YZKa-  
    *zW]IQ'A  
                                           5u3KL A  
    衍射曲面高度结构定义为： (]PH2<3t  
    qk(bA/+e  
                                                                                   M0OIcMTv  
    s!>9od6^  
    可选参数-分层水平                                                                                 S(CVkCP  
    $`lm]} {&  
     m9+?>/R  
    Q>cEG"  
    总结：真实衍射透镜计算方法 ,t:P  
    T8Q_JQ  
    {-f%g-@L6|  
                                                                             1}+b4 "7]  
    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： M^>l>?#rl  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 8si{|*;hL  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 :{B']~Xf  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 ?<Lm58p8  
    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。 0WYu5|  
     5%}!z~8Y4  
     
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