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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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    光币
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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-06-29
    摘要 NSA-}2$  
    'a.qu9PJ  
    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。 }|5Pr(I  
    l0i^uMS  
    在哪里可以找到组件?       k2UVm$}u  
    t}tEvh  
                 xW Q`tWA:J  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           ZO$%[ftb  
    h;NYdX5  
    波前相位响应 ,L'zRyP  
    qK&d]6H R  
     cq4I pe  
                                                                                 g_COp "!~9  
    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。 ~z;FP$U  
    As<bL:>dE  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 \v)+.m?n  
    e6RPIg  
     x{ WD;$J  
    （来自VirtualLab Fusion手册） TBU&6M>{3  
                                                                                     UN<]N76!  
    理想衍射透镜的参数设置 -_eLf#3  
    $l&(%\pp  
                                                         85xR2<:  
    XAL1|] S  
    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。 %&t<K3&Yh  
    WU=59gB+jL  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 I"7u2"@-8j  
    O]1(FWYy  
    ]f9Cx\d:k  
                                                                               p,i[W.dy.'  
    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: $(>+VH`l  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 8StgsM  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 @@ %.t|=  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 {o`] I>gb  
    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。 #" iu| D  
    gQ1;],_  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     < F+l  
    H\tUpan6fy  
    实衍射透镜的参数设置 2WxQ(:d=  
    9\JF`ff_  
     U2s /2 [.  
    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。 3fQuoQuD"}  
    pgZXJ  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 .gOL1`b*  
    ysf~|r4s  
    可用结构的高度计算(TEA) :yjKL^G>  
    /HRFAqep  
                                           G?/DrnK:  
    衍射曲面高度结构定义为： qVwIo.g!  
    _Qi&J.U>  
                                                                                   rFYWs6  
    /,Re "!jh  
    可选参数-分层水平                                                                                 m<"WDU?y;  
    |3yL&"  
     m:o<XK[>  
    (|1A?@sJ#h  
    总结：真实衍射透镜计算方法 ZlzjVU/E  
    g0ly  
    XaPV9 4  
                                                                             1 \6D '/G  
    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： D#JL!A%O  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 'K{Z{[s{  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 Oh6fj}eK  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 :\7X}n*&  
    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。 RcU}}V  
     (7=!+'T"  
     
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