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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 Bj><0 cNF  
    L>E{~yh  
    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。 fZsw+PSy  
    n <> ^cD  
    在哪里可以找到组件?       \pTC[Ry1  
    WJa7  
                 {YrA [9  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           7P*\|Sxk%  
    7^M$u\a)U  
    波前相位响应 yENAcsv  
    7 <]YK`a2d  
     .H qJ)OH  
                                                                                 Ars*H,9>e  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 0YfmAF$/B  
    QLHEzEvf{/  
    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`];xNR'  
    ~!7x45( 1#  
     8Exky^OT|  
    （来自VirtualLab Fusion手册） q{b-2k  
                                                                                     !T ,=kh  
    理想衍射透镜的参数设置 `ZM$\Q=:  
    6w m-uu  
                                                         !?+0O]`}  
    NYG!\u\Rm  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 5P\A++2 2Y  
    >mJ`904L  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 F  Qk  
    /z`tI  
    KQ81Oxu*C  
                                                                               d^!3&y&  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: w{*V8S3h9  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 3#]IIj`\  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 sN?Rx}  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 3Zyv X]@_  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 aE3eYl9u  
    I2SH j6 -  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     jJt4{c  
    -J#RGB{7  
    实衍射透镜的参数设置 l;R8"L:,p\  
    d&Nji%Ej  
     `jTB9A"  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 D Y4!RjJ47  
    ,2 W=/,5A  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 xWK/uE(  
    T9]0/>  
    可用结构的高度计算(TEA) afD {w*[8  
    jAy2C&aP  
                                           m8R=wb :  
    衍射曲面高度结构定义为： E.ji;5  
    GQd[7j[sh  
                                                                                   WwtVuc|  
    ;PU'"MeB "  
    可选参数-分层水平                                                                                 BYhiP/^  
    }YM\IPsPu  
     @V5i  
    B>=D$*_  
    总结：真实衍射透镜计算方法 Sj|tR[SAoD  
    En\q. 3 5  
    AL,7rYZG$  
                                                                             xVX:kDX  
    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： ~jHuJ` ]DF  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 &ynAB)  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 H<<t^,E^.t  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 9rT^rTV  
    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。 6vps`k$,~  
     2e-bt@0t  
     
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