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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 <$qe2Ft Uq  
    fH}#.vy  
    如今，衍射透镜在现代光学的各种应用中得到广泛的使用。微结构表面被用来取代笨重的光学元件，与传统镜头相比，得益于尺寸和重量的减小。在快速物理光学软件VirtualLab Fusion中，这些结构既可以以理想化的形式建模，具有预定义的阶次和效率，也可以更现实地建模，包括对实际微观结构表面的精确分析。本文介绍了VirtualLab Fusion的衍射透镜组件、可用的选项和应用的建模方法。 ,l1A]Wx  
    ko2?q  
    在哪里可以找到组件?       W0R<^5_  
    D!^&*Ia?2  
                 Rm>AU=  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           a=]tqV_  
    . =yF  
    波前相位响应 7A<X!a  
    {mr!E  
     qkPvE;"  
                                                                                 Psm5J80}n  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 (kCzz-_\  
    8Qd*OO  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 R6v~Sy&n!  
    k[#<=G_=/E  
     1wAD_PI|BH  
    （来自VirtualLab Fusion手册） ?d&l_Pa0e  
                                                                                     `n)e] dn  
    理想衍射透镜的参数设置 +#ufW%ZG  
    9EHhVi  
                                                         @komb IK  
    |zd+ \o  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 @ LPs.e  
    m~c6b{F3Z-  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 "{>BP$Jz  
    vLCyT=OB`  
    {8p<iY- %  
                                                                               !p #m?|Km  
    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: w>S;}[fM  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 =[5F~--Tf  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 %La<]  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 *62Cf[a  
    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。 ^hZZ5(</8P  
    inQ1 $   
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     Mj!\EUn  
    #w]UP#^io  
    实衍射透镜的参数设置 GW{e"b/x  
    `-Y8T\  
     8=TM _  
    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。 94.|l  
    'wyS9^F  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 o{]2W `0r  
    [Z]%jABR  
    可用结构的高度计算(TEA) 'Hf+Y/`  
    h8XoF1wuw  
                                           -8zdkm8k  
    衍射曲面高度结构定义为： p ; ]Qxh  
    emT/5'y  
                                                                                   p`qy57  
    2y`X)  
    可选参数-分层水平                                                                                 \RT3#X+  
    LS:^K  
     Wr+/ 9  
    SL[EOz#  
    总结：真实衍射透镜计算方法 (4f]<Qt  
    _9f7@@b  
    &TT vX% T  
                                                                             .~ O- <P#  
    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： ]621Z1  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 dkWV/DAm  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 #W9{3JGUY  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 Se}&2 R  
    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。 %p;;aZG  
     e+~@"^|  
     
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