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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 "H"4]m1Wc  
    lAZn0EU  
    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。 9 %MHIY5  
    azT@S=,  
    在哪里可以找到组件?       ZBcT@hxm  
    $1< ~J  
                 @Z{!T)#}j  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           s>+,u7EV  
    F?EAIL  
    波前相位响应 `^#V1kRmH  
    ~P5;k_&  
     #\LsM ~,  
                                                                                 ~Q36lR  
    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。 tuWJj^  
    KBSO^<7  
    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)。 |WMP_sGn  
    qQ=\R1l  
     %"{jNC?  
    （来自VirtualLab Fusion手册） 5L%\rH&N  
                                                                                     :^92B?q  
    理想衍射透镜的参数设置 D qh rg;  
    8O='Q-& 8  
                                                         $u-yw1FT  
    "1X@t'H38  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 v$_YZm{!<  
    [fl x/E  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 r)Dln5F  
    <~ 9a3c?  
    *~H\#N|x  
                                                                               t;2\(_A  
    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: a ]~Yi.H  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 }_ [Bp  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 c u:1|gt  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 @GrQ /F7  
    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。 F9\T <  
    O>)Fl42IeD  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     ehe;<A  
    o1B8_$aYgc  
    实衍射透镜的参数设置 ` 0}z ;&:  
    u hJnDo  
     YKtF)N;m]  
    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。 K[/sVaPZ  
    $T%~t@Cv1  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 *W&}}iL  
    R3,O;9i  
    可用结构的高度计算(TEA) .W/#$s|X\  
    jXu)%<  
                                           Fu;\t 0  
    衍射曲面高度结构定义为： %hM8px4d  
    ']]5xH*U  
                                                                                   We51s^(  
    52H'aHO1  
    可选参数-分层水平                                                                                 <[W41{  
    +T|M U  
     M}c gVMW  
    qY^@^)b[  
    总结：真实衍射透镜计算方法 C 7e  
    nz%{hMNYH  
    :#I7);ol  
                                                                             k.MAX8  
    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： V% PeZ.Xv  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 ~8#Ku,vEy  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 F!yr};@^p  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 xQ{n|)i>  
    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。 8:QnxrODP  
     Cvk n2T  
     
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