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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 J,+| Fb  
    Bz7T1B&to  
    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。 ,VJ0J!@  
    Zf?>:P  
    在哪里可以找到组件?       K[T? --H  
    NbG3^(  
                 tM{t'WU  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           .D)'ZY  
    a#j0N5<Nl  
    波前相位响应 e[R364K  
    wCn W]<+  
     zy+|)^E  
                                                                                 u4#BD!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。 Z4E:Z}~''  
    U.?,vw'aai  
    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)。 ;t"#7\  
    MlS<txFPS  
     oryoGy=(yk  
    （来自VirtualLab Fusion手册） C4Bh#C  
                                                                                     1(rH5z'F  
    理想衍射透镜的参数设置 0Ba-VY.H  
    $Wb"X=}tl  
                                                         #/5jWH7U  
    i (L;1 `  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 *>S\i7RET  
    KQQR"[z&V  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 X`^9a5<"  
    V><5N;w  
    a.wRJ  
                                                                               [y=k}W}z  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: k gWF@"_  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 Ou8@7S  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 +?nW  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 +a"A svw2  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 ldi'@^  
    (ioi !p  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     &``;1/J*W  
    N7}.9%EV  
    实衍射透镜的参数设置 }&`#  
    0(:"q!h  
     zOWbdd_zl  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 p4HX83y{  
    ]W-:-.prh  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 xr)kHJ:v  
    RK"dPr  
    可用结构的高度计算(TEA) KuE 2a,E4  
    GfL}f9  
                                           jyLpe2 S  
    衍射曲面高度结构定义为： fLct!H3  
    m cp}F|ws  
                                                                                   8Z FPs/HP  
    (lS&P"Xi  
    可选参数-分层水平                                                                                 xREqcH,vU  
    d!e$BiC  
     URX>(Y}g9^  
    !-LPFy>  
    总结：真实衍射透镜计算方法 q ( H^H  
    IkL|bV3E0  
    )uZ<?bkQ  
                                                                             &tHT6,Xv(  
    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： ~*THL0]~  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 ) dwPD  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 GkaIqBS  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 li%=<?%T  
    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。 mY#[D; mUe  
     zZ OoPE  
     
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