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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 !k) ?H* ^@  
    r+2dBp3  
    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。 :#vrNg(M  
    5q[@N  J  
    在哪里可以找到组件?        LvaF4Y2v  
    mvxvX!t  
                 xe' *%3-v)  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           j~0hAKHG  
    (nm&\b~j  
    波前相位响应 ;pJ7k23(  
    W=/B[@3'  
     MG|NH0k  
                                                                                 FqySnrJQ  
    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。 (msJ:SG  
    d>f5T l\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)。 uWSG+  
    MLl:)W*  
     wS GUNP9  
    （来自VirtualLab Fusion手册） n$>H}#q  
                                                                                     (Y%}N(Jg  
    理想衍射透镜的参数设置 Im2g2 ]  
    ` $}[np |  
                                                         xYbF76B  
    %O-wMl  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 ;XjKWM;  
    \VW.>@s~  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 !Qy3fs  
    aE+E'iL  
    p-Z5{by  
                                                                               (Xx @_  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: MEE]6nU  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 Rh39x-`Z  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 0>vm&W<?)  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 B; ~T|exu  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 Mw< 1  
    n']@Spm  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     {"s8X(#_sC  
    .d;/6HD[y  
    实衍射透镜的参数设置 J?{uG8)  
    &}WSfZ0{  
     a83o (9  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。  u >x2  
    w!Z3EA;`  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 ]C_6I\Z#=W  
    l#Iof)@#  
    可用结构的高度计算(TEA) R6ywc "xE  
    'Z';$N ]  
                                           C0e< _6p=  
    衍射曲面高度结构定义为： Rzz*[H  
    Te;`-E L  
                                                                                   kj>XKZL10  
    P )`-cfg  
    可选参数-分层水平                                                                                 v6]lH9c{,  
    dz?:)5>I  
     !r$/-8b  
    ~s+\Y/@A  
    总结：真实衍射透镜计算方法 \;4RD$J  
    T. {P}#'|  
    [mX\Q`)QP  
                                                                             Fm:Ri$iT  
    用傅里叶模态法/严格耦合波分析(FMM/RCWA)或薄元近似(TEA)的局部线性光栅近似(LLGA)来计算真实的衍射透镜表面。其步骤是： )U5AnL  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 pDW .Pav  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 VPK)HzPG,  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 /6g*WX2P1  
    4. 对于真实的衍射透镜，VirtualLab Fusion会自动在FMM/RCWA和TEA之间进行选择。如果本地光栅周期大于波长的5倍，则使用TEA。否则，将使用FMM/RCWA对实际结构进行建模。 %h^; "|Z  
     /|Zk$q.\  
     
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