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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 kAq#cLprG  
    ^O,r8K{1n  
    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。 k|^`0~E  
    U#|6n ,  
    在哪里可以找到组件?       b8!   
    Nka 3H7 `  
                 Uh+6fE]p  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           W&v|-#7=6  
    s7,D}Zz  
    波前相位响应 3~?m?vj|Y  
    *!ecb1U5  
     ZE9.r`  
                                                                                 V=<AI.Z:w  
    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。 xqfIm%9i}  
    C8D`:k  
    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)。 !C ZFbz~:  
    gt\kTn."  
     nO#x "  
    （来自VirtualLab Fusion手册） <`WcI`IA b  
                                                                                     'V\V=yc1  
    理想衍射透镜的参数设置 &0]5zQ  
    + ]iK^y-.r  
                                                         bnJ4Edy  
    tV h"C%Vkr  
    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。 &Bqu2^^  
    $laUkD#vz  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 J?Oeuk~[D  
    J~C=o(r  
    i8S=uJ]n  
                                                                               )y{:Uc\4!  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: O=6[/oc '  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 D@kf^1G  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 {C0Y8:"`  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 u:^sEk"Lk'  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 rQosI:$  
    MjWxfW/  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     M3r;Pdj2r  
    f Xh{ _>  
    实衍射透镜的参数设置 ;]@Pm<f  
    rA E5.Q!u  
     vM50H  
    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。 3R-5&!i  
    Tgh?=]H  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 Mmg~Fn  
    G#M0 C>n  
    可用结构的高度计算(TEA) BWNI|pq)v  
    RC?vU  
                                           F)v  
    衍射曲面高度结构定义为： UmY{2 nzY  
    ;#9ioG x  
                                                                                   cL][sI  
    #jd.i  
    可选参数-分层水平                                                                                 |>Fz:b d  
    D c;k)z=  
     +bT[lJ2O>G  
    g@T}h[  
    总结：真实衍射透镜计算方法 (4Nj3x o  
    E^Q J50  
    yDWBrN._  
                                                                             [A~ Hl  
    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： :wG )  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 :(wFNK/0{  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 t=9f:,I$  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 tY: Nq*@  
    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。 <fF|AbC:  
     K:GEC-  
     
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