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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 T5S4,.o9W  
    T] zEcx+e  
    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。 =]W i aF  
    (}: s[cs  
    在哪里可以找到组件?       *g/klK  
    (|gQ i{8  
                 D(!^$9e9b  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           =Zd(<&B K  
    JMb_00r  
    波前相位响应 yvAO"43  
    MdHm%Vx  
     SmRlZ!%e  
                                                                                 _yg_?GH  
    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。 uDf<D.+5Ze  
    ,X4e?$7g  
    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)。 <W4F`6`x  
    :|S zD4Ag  
     N[%u>!  
    （来自VirtualLab Fusion手册） w5@ 5"M  
                                                                                     p_FM 2K7!  
    理想衍射透镜的参数设置 wQ}r/2n|^  
    C|'DKT4M&  
                                                         Y'v[2s  
    z _!ut  
    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。 |Splbs k  
    $ghZ<Y2}9  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 Y G+|r  
    f6Qr0Op  
    !`DRJ)h  
                                                                               +>$]leqa  
    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: p>6`jr  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 ZnG.::&:  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 $|K d<wv  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 l$42MRi/  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 Dl,QCZeM  
    %y1!'R:ZW  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     d*(aue=  
    hHs/Qtq  
    实衍射透镜的参数设置 Q8p6n  
    @u~S!(7.Wi  
     04a ^jjc  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 F:{*4b  
    k+<9 45kC  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 Hbm 4oYN  
    %fS9F^AK  
    可用结构的高度计算(TEA) >ohH4:  
     @MW@mP)#  
                                           jHLs 5%  
    衍射曲面高度结构定义为： v2T2/y%  
    3h:j.8Z  
                                                                                   FpoH m%+  
    %!aU{E|@_  
    可选参数-分层水平                                                                                 .sMs_ 5D  
    Kxe\H'rR  
     Nw;qJ58@  
    h2l;xt  
    总结：真实衍射透镜计算方法 X{9^$/XsJ  
    {#,<)wFV\  
    /{M<FVXK+|  
                                                                             ! 'zd(kv<  
    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： uuzV,q  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 <p@Cx  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 }Zhe%M=}G  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 NOb`)qb  
    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。 J<) qw  
     }@DCcf$<  
     
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