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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 [Zzztn+  
    4aW[`  
    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。 h lSav?V_  
    F%.UpV,  
    在哪里可以找到组件?       `xZ,*G7(*  
    IfT: 9 &  
                 -<sW`HpD'  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           bkz/V/Y  
    \#IKirf?  
    波前相位响应 K=r~+4F  
    qJ .XI   
     qz.l  
                                                                                 wEN[o18{  
    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。 CNhLp#  
    3w"_Onwk  
    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)。 i|xz  
    NNwGRoDco  
     F)Z9Qlo  
    （来自VirtualLab Fusion手册） oKH+Q6S:  
                                                                                     :D eJnE  
    理想衍射透镜的参数设置 y7R=zkd C9  
    H/Rzs$pnv  
                                                         @%YbptT}  
    x 0#u2j?zj  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 t<j_` %`8  
    +n$ruoRJh  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 hc|#JS2H@y  
    o,S(;6pDJ  
    6{0MprY  
                                                                               4#:C t* 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: !6z{~Z:   
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 S]Di1E^r;_  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 hztqZ:  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 NjPQT9&3h  
    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。 {[hgSVN ;  
    Xbrc_ V\_  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     }%<_>b\  
    JT~Dr KI_  
    实衍射透镜的参数设置 \ H#"  
    _Vf>>tuW  
     vp9wRGd  
    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。 L"NfOST3'R  
    l;&kX6 w  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 mNEh\4ai  
    e Qk5:{[  
    可用结构的高度计算(TEA) !w@i,zqu  
    K-K>'T9F}  
                                           g \ou+M#  
    衍射曲面高度结构定义为： ZHlHnUo  
    mahNQ5W*)  
                                                                                   MmePhHf  
    SoHaGQox  
    可选参数-分层水平                                                                                 !H<%X~|,  
    z@V9%xF-3  
     `%EcQ}Nr  
    5uOz#hN  
    总结：真实衍射透镜计算方法 3+vVdvu%  
    -M_>]ubG  
    x9S9%JG :  
                                                                             #!%zf{(C+  
    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： k#7A@Vb  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 SU6Aq?`@  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 1L!jI2~x}  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 W-Vc6cq  
    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。 )C mHC3  
     lV$#>2Hh5  
     
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