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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 $6Z[|9W^A  
    "~Us#4>  
    如今，衍射透镜在现代光学的各种应用中得到广泛的使用。微结构表面被用来取代笨重的光学元件，与传统镜头相比，得益于尺寸和重量的减小。在快速物理光学软件VirtualLab Fusion中，这些结构既可以以理想化的形式建模，具有预定义的阶次和效率，也可以更现实地建模，包括对实际微观结构表面的精确分析。本文介绍了VirtualLab Fusion的衍射透镜组件、可用的选项和应用的建模方法。 cmae&Atotw  
    9c%(]Rn:  
    在哪里可以找到组件?       /CbkqNV  
    .C6gl]6y@  
                 <9 T [yg  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           9'l.TcVm`,  
    . rRc  
    波前相位响应 u>1v~3,r#  
    aK-N}T  
     P^ by'b+zI  
                                                                                 _4O[[~  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 C>M6&=  
    wAPO{3  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 %bN"bxv^  
    =g1D;  
     r!>es;R8  
    （来自VirtualLab Fusion手册） %uF:)   
                                                                                     7~:>WMv9  
    理想衍射透镜的参数设置 dfnX!C~6\  
    eUYG96Jw  
                                                         - f+CyhR"*  
    @i;LZa  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 p {w}  
    ud 5x$`  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 5QNBB|X@  
    (Jm(}X]sh[  
    zC[i <'h!T  
                                                                               +HYN$>  
    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: S`iM.;|`O  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 Z5 w`-#  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 RiwEuY  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 m21QN9(i%  
    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。 l[:^TfB  
    P^i6MZ?   
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     _ak.G=  
    &IxxDvP3k  
    实衍射透镜的参数设置 Z8N@e<!*~8  
    }x>}:"P;W  
     vr5<LNCLQ  
    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。 ':9%3Wq]j  
    DX7Ou%P,mg  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 Sz^TG F  
    ,%& LG],6  
    可用结构的高度计算(TEA) b6 J2*;XG  
    zS#f%{   
                                           q=(M!9cE  
    衍射曲面高度结构定义为： q_OY sg  
    3^uL`ETm@  
                                                                                   ufHuI*  
    1==P.d(  
    可选参数-分层水平                                                                                 rerUM*0  
    :T8u?@ .  
     \3J+OY  
    Y0R\u\b  
    总结：真实衍射透镜计算方法 P*?d6v,r  
    x0N-[//YV  
    +Y_Q?/M@8  
                                                                             HPv&vdr3  
    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： 'M]CZ}  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 AIIBd  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 I_R5\l}O+D  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 r? 6Z1  
    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。 <ls i.x\y<  
     VuYWb)@  
     
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