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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 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-06-29
    摘要 &_3o1<  
    >ajcfG .k(  
    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。 q]v{o8:U  
    =9A!5  
    在哪里可以找到组件?       rR(\fX!dg  
    {mA#'75a#  
                 >n5Kz]]%  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           aK8X,1g%)  
    r: ,"k:C  
    波前相位响应 P]4@|u;=6[  
    ^NrC8,p  
     hlHle\[ds  
                                                                                 !{XVaQ?x  
    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。 z"Wyf6H0T  
    /re0"!0y  
    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)。 6^TWY[z2%  
    xsg55`  
     ]u%Y8kBe  
    （来自VirtualLab Fusion手册） 'L2[^iF9  
                                                                                     ||#+ ^p7G  
    理想衍射透镜的参数设置 =l%|W[OO  
    t=n@<1d  
                                                         /[|A(,N}{  
    Rc~63![O.  
    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。 2MDY nMy  
    e_llW(*l8^  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 5- "aK~@+  
    |L6 +e *  
    vH{JLN2  
                                                                               8b $e)  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: S,#UA%V"  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 ,sn 9&E  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 O_Z   
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 q`@8  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 /?:q9Wy  
    5I0j>{U&  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     N)X51;+  
    zmU>  
    实衍射透镜的参数设置 `YK#m4gc  
    s5oU  
     x-SYfvYY  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 I>@Qfc bG  
    ^%/d]Zwb  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 fCi1JH;  
    - s0QEQ  
    可用结构的高度计算(TEA) 7G23D  
    |$c~Jq  
                                           L_fiE3G|>  
    衍射曲面高度结构定义为： 9TV1[+JWe  
    ^-K ~y  
                                                                                   Z|zT%8.8N  
    LS4E.Xdn  
    可选参数-分层水平                                                                                 CDWchY  
    ?yAjxoE~?  
     E^t}p[s  
    "@ @Z{  
    总结：真实衍射透镜计算方法 `MXGEJF  
    P>ZIP* Gr  
     X&.LX  
                                                                             p}h9>R  
    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： ,%,.c^-  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 Yx<wYzD  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 xMo'SpVz:  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 IoWK 8x  
    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。 "$|ne[b2  
     f=nVK4DuZ  
     
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