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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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    光币
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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-06-29
    摘要 )#Ecm<.^  
    ld%#.~Q  
    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。 xhCNiYJ|  
    U_9|ED:  
    在哪里可以找到组件?       XYV`[,^h&  
    E-X02A  
                 SA"4|#3>7  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           b;`MHEzw&q  
    -R$Q`Xw  
    波前相位响应 yqJ>Z%)hf  
    e*<pO@Uy  
     Ug[0l)  
                                                                                 #BEXj<m+J  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 K-(C5 "j_  
    cri-u E?  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 3nq4Y'  
    D1]?f`  
     !~mPxGY  
    （来自VirtualLab Fusion手册） fX LsLh+~D  
                                                                                     (-o}'l'mo  
    理想衍射透镜的参数设置 M6[O> z  
    !bW^G} <t  
                                                         W$}2 $}r0U  
    ZSwhI@|  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 *EU1`q*  
    ip|l3m$Mi  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 * P12d  
    (^ J2(  
    .L)j ql%  
                                                                               3cH^ ,F  
    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: 6m9\0)R  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 1LmbXH]%  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 PywUPsJ  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 8P%Jky&(  
    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。 "NV~lJS%  
    "v'%M({  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     JWQd6JQ_~V  
    =EHKu|rX~  
    实衍射透镜的参数设置 ypvz&SzIh  
    Tn'o$J  
     p13y`sU=  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 [Z[ p@Ux  
    bz\nCfU  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 }F_=.w0  
    ?,r}@89pY  
    可用结构的高度计算(TEA) %pxHGO=)E  
    G Mg|#DV  
                                           y<ZT~e  
    衍射曲面高度结构定义为： aO *][;0  
    [WR*u\FF  
                                                                                   \NL*$SnxP  
    No'Th7=|S  
    可选参数-分层水平                                                                                 r#mH[|@W~  
    KctbNMU]k  
     _10I0Z0  
    _o6Zj1p  
    总结：真实衍射透镜计算方法 k~iA'E0-  
    1VPxCB\  
    DbN_(mC  
                                                                             *kNXju  
    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： g0s *4E  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 239g pf]}  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 3Q#3S  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 ou\~^  
    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。 l Ztw[c  
     7!g4`@!5M  
     
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