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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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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-06-29
    摘要 2V~E <K-  
    $S>'0mL  
    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。 fW = N  
    d` GN!^  
    在哪里可以找到组件?       V x#M!os0  
    lxd{T3LU  
                 $Sc_E:`]  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           bvD}N<>3N  
    ` wa;@p+j8  
    波前相位响应 t?hfP2&6  
    coCT]<  
     ?HG[N7=j  
                                                                                 hpf0fU  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 >H+t ZV  
    %??v?M*  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 <F^9ML+'  
    !'_7MM  
     628iN%[-  
    （来自VirtualLab Fusion手册） =A!oLe$%  
                                                                                     A%#M#hD/  
    理想衍射透镜的参数设置 <zCWLj3  
    GR|\OJ<2  
                                                         = #-zK:4  
    G=y~)B}  
    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。 HMVP71  
    ,X!)zAmm  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 P'wo+Tn*  
    20I`F>-*  
    zS:2?VXxq  
                                                                               ?|,:;^2l1  
    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: /<_!Gz.@uG  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 +-tFgXG  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 :]:)c8!6  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 x[mz`0  
    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。 ;PaU"z+Je~  
    qu^g~"s  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     `h'+4  
    RB4n>&Y  
    实衍射透镜的参数设置 ;6@sC[  
    brp3xgQ`]  
     he(K   
    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。 {|>'(iqH"w  
    '( I0VJJ   
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。  Gd A!8  
    -] wEk%j  
    可用结构的高度计算(TEA) (:8a6=xQ  
    _-BP?'lN  
                                            kNK0KL  
    衍射曲面高度结构定义为： uZ8-?  
    3IRur,|'  
                                                                                   7;+G)44  
    } E ]l4N2  
    可选参数-分层水平                                                                                 (Y'cxwj%  
    z&QfZs  
     HW]?%9a  
    Yuw:W:wY  
    总结：真实衍射透镜计算方法 NWh1u`  
    T1q27I  
    ~~Bks{"BS  
                                                                             N!c FUZ5]  
    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： I?Iz5e-  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 T9R# .y,  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 !Ew ff|v"  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 f I=G>[  
    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。 -TVwoK  
     g"748LY>=p  
     
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