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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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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-06-29
    摘要 Z$2Vd`XP  
    )ioIn`g^-  
    如今，衍射透镜在现代光学的各种应用中得到广泛的使用。微结构表面被用来取代笨重的光学元件，与传统镜头相比，得益于尺寸和重量的减小。在快速物理光学软件VirtualLab Fusion中，这些结构既可以以理想化的形式建模，具有预定义的阶次和效率，也可以更现实地建模，包括对实际微观结构表面的精确分析。本文介绍了VirtualLab Fusion的衍射透镜组件、可用的选项和应用的建模方法。 axLO: Q,  
    8I%N^G  
    在哪里可以找到组件?       ky0,#ZOF  
    Wm>AR? b  
                  :IX_}|  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           H <ugc  
    xD4G(]d!  
    波前相位响应 NK|m7 (  
    YV"LM6`  
     n^$HC=}S  
                                                                                 UCS`09KNJ  
    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。 GN ?1dwI  
    8`;3`lZ  
    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)。 MD=VR(P?eq  
    dxF/]>t  
     atWB*kqI  
    （来自VirtualLab Fusion手册） ;+4X<)y*>  
                                                                                     <n|.Z-gF\  
    理想衍射透镜的参数设置 W.VyH|?  
    HP*AN@>Kw  
                                                         XIJ{qrDr  
    .W q"  
    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。 Trwk9 +  
    G?QU|<mj<  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 DsH`I %w{  
    3+| {O  
    {;j@-=pV  
                                                                               +)7Yqh#$  
    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: o= N_0.  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 'c|Y*2@  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 V;SXa|,  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 d*TpHLm  
    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。 RXU#.=xvy  
    ~\D H[Mt  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     ?{M!syD<  
    sT"h)I)]*  
    实衍射透镜的参数设置 JdW:%,sv  
    F Wzf8*^  
     8ncgTCH:  
    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。 Al(u|LbQ  
    1WMwTBHy+  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 {|Pz9a- :  
    KV$J*B Y  
    可用结构的高度计算(TEA) .+TriPL  
    MOEB{~v`;  
                                           B[rxV  
    衍射曲面高度结构定义为： :g[G&Ds8  
    $6]7>:8mz  
                                                                                   OY/sCx+c  
    )wwQv2E  
    可选参数-分层水平                                                                                 * 5Y.9g3)Q  
    =w&<LJPJ  
     1@Zjv>jy[  
    'of5v6:8  
    总结：真实衍射透镜计算方法 &]2z)&a  
    d.3O1TXK  
    [ZP8l'?  
                                                                             `kP (2b  
    用傅里叶模态法/严格耦合波分析(FMM/RCWA)或薄元近似(TEA)的局部线性光栅近似(LLGA)来计算真实的衍射透镜表面。其步骤是： t"@: a Y"  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 .h8%zB#|i  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 ToHCS/J59  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 d#9"_{P  
    4. 对于真实的衍射透镜，VirtualLab Fusion会自动在FMM/RCWA和TEA之间进行选择。如果本地光栅周期大于波长的5倍，则使用TEA。否则，将使用FMM/RCWA对实际结构进行建模。 ]8XY "2b  
     K$..#]\TM  
     
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