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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 S5|7D[*  
    mR.j8pi  
    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。 |A4B4/!  
    5ncW s)  
    在哪里可以找到组件?       <\*)YKjn/@  
    %g*nd#wG  
                 LBio$67F  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           $%U}k=-  
    /A5=L<T6F  
    波前相位响应 3SM'vV0[  
    %n]jsdE^|  
     ]:ca=&>  
                                                                                 9f['TG,"  
    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。 aT/2rMKPF  
    zt2#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)。 DN9x<%/-  
    d% @0xsU1  
     @3eMvbI  
    （来自VirtualLab Fusion手册） W}F~vx.  
                                                                                      [6@bsXiw  
    理想衍射透镜的参数设置 T7YJC,^m  
    6oKlr,.  
                                                         .KYs5Qu  
    TrZ!E`~  
    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。 ]Vf p,"op  
    2w8YtM3+"z  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 DmoY],9I+p  
    ~m R^j  
    !'\(OFv9Im  
                                                                               ~#EXb?#uS  
    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;[.&o J  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 5i$P$ R  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 uUl ;}W  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 ldG8hK  
    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。 *{JD= ua  
    b`wT*&  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     FpttH?^  
    %jUZc:06  
    实衍射透镜的参数设置 GDj_+G;tO\  
    }+ W5Snx  
     >yyu:dk-;  
    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。 sS)tSt{C  
    T5@t_D>8  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 vr>J$(F  
    3F6'3NvVc2  
    可用结构的高度计算(TEA) AzGbvBI&V  
    Z(E .F,k  
                                           _ru<1n[4~  
    衍射曲面高度结构定义为： 4P2p|Gc3  
    84(jg P  
                                                                                   q9(O=7O]-  
    4/o9K*M+  
    可选参数-分层水平                                                                                 TR?jT U  
    11J:>A5zt  
     DL_M#c`<  
    9Up> e  
    总结：真实衍射透镜计算方法 .Gno K?  
    e mq%" ;.  
    =0@o(#gM  
                                                                             e?aSM  
    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： KE)^S [Da  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 [xs`Pi  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 )P/~{Ci:T&  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 m[5ed1+  
    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。 H]lD*3b  
     V6<Ki  
     
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