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    [技术]衍射透镜元件 [复制链接]

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    离线infotek
    科学家
     
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    光券
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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2023-06-29
    摘要 z#*fELV  
    k WF, *@.B  
    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。 <&Y7Q[  
    $(G.P!/  
    在哪里可以找到组件?       #5=Yg5   
    ;QS-a  
                 M"1}"ex#  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           m{;2!  
    &h')snp:#  
    波前相位响应 8|HuxE  
    +A O(e  
     AYfW}V"  
                                                                                 3N[t2Y1r  
    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。 $O?&!8);,  
    [a`89'"z  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 up#W"`"  
    =:uK$>[  
     Jzo|$W  
    （来自VirtualLab Fusion手册） P|l62!m<   
                                                                                     B!4chxzUZ  
    理想衍射透镜的参数设置 [}|x@ v9  
    V+(1U|@~  
                                                         +co VE^/w  
    jEo)#j];`<  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 !#Ub*qY1Z  
    jZx.MBVy]  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 XShi[7  
    ~+ Mp+gE  
    'pa[z5{k+  
                                                                               J>y}kzCz  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: p(=}Qqdr8  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 !{>'jvH  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 b bCH(fYbu  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 *eK\W00  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 0}$Zr*|;Y  
    %-1-y]R|  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     ^ ~'&K e  
    ;SnpD)x@)  
    实衍射透镜的参数设置 oR}cE Sr  
    B]iPixA6  
     iHBetkAu  
    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。 I&vD >a5#  
    W|'7)ph  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 4z%::?  
    T+1:[bqK  
    可用结构的高度计算(TEA) <N KmLAfX  
    Td(eNe_4T  
                                           Vq-W|<7C=  
    衍射曲面高度结构定义为： VokIc&!Uz  
    +Np[m$Z *  
                                                                                   /Z^"[Ke  
    B8.a#@R  
    可选参数-分层水平                                                                                 xP/?E  
    IyK^` y  
     *@)0TL( 03  
    .Q!_.LX  
    总结：真实衍射透镜计算方法 3u[m? Vw  
    *uW l 804  
    -+y lJo[D  
                                                                             OEi u,Y|@l  
    用傅里叶模态法/严格耦合波分析(FMM/RCWA)或薄元近似(TEA)的局部线性光栅近似(LLGA)来计算真实的衍射透镜表面。其步骤是： hQ7-m.UZw  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 . ,h>2;f  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 27J!oin$  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 HKp|I%b]J  
    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。 @I"&k!e<2  
     nwS @r  
     
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