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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 正序阅读 楼主  发表于: 2023-06-29
    摘要 4sOo>.<x  
    1,q&A RTS  
    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。 uBp"YX9rx  
    -)_"7}|u5  
    在哪里可以找到组件?       d*;wHA,}F  
    qBL >C\V +  
                 8V$pdz|[  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           ~kM# lh7At  
    !0Hx1I<*x  
    波前相位响应 CYD&#+o  
    ha_&U@w  
      vU(2[  
                                                                                 X}Heaqn  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 'o41)p  
    1#BMc%  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 ^5n"L2 9V  
    ghtvAG  
     6Ap-J~4  
    （来自VirtualLab Fusion手册） 8{QN$Qkn  
                                                                                     >S\D+1PV  
    理想衍射透镜的参数设置 _Ec9g^I10  
    V?x&.C2Z  
                                                         ft$@':F  
    }',/~T6  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 yr=$a3web;  
    >9F&x>~  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 7mG/f  
    x,)|;HXm  
    t.0F  
                                                                               d~#>.$Uu  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: aPD4S&"Q  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 6@ B_3y  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 T\Zf`.mt  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 h0i/ v  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 ,T:Uk*Bj  
    A{3VTe4TV  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     E8$k}I  
    "N'|N.,  
    实衍射透镜的参数设置 O"%b@$p\L  
    .;),e#  
     2/[J<c\G  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 1< 22,  
    >iE/t$%1  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 U7GgGMw  
    `[.b>ztqgJ  
    可用结构的高度计算(TEA) v[-.]b*5A$  
    fjD/<`}v  
                                           b8Bf,&:ys  
    衍射曲面高度结构定义为： ~=xiMB;oH  
    }2@Aj  
                                                                                   hn-+]Y:  
    $hND!T+;  
    可选参数-分层水平                                                                                 {w/{)B nPG  
    &d5n_:^  
     ~8fy qE$  
    \PHbJN:BI  
    总结：真实衍射透镜计算方法 b A/,{R  
    Nu}x`Qkmr  
    ,# i@jB  
                                                                             H > Y0R  
    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： j%_{tB  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 .X2fu/}  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 >"Tivc5  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 _SVIY@K|/  
    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。 HhZlHL  
     GPyr;FV!s  
     
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