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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 Bj+wayMi  
    n8Q* _?Z/  
    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。 vQcUaPm\$  
    ,.q8Xf  
    在哪里可以找到组件?       }eI`Qg  
    67fIIXk&  
                 cL ae=N  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           k5g@myb-  
    !&\meS{  
    波前相位响应 %L28$c3p  
    dUZ$wbV%h  
     p ^](3Vi(  
                                                                                 q1P :^<[  
    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。 (A2U~j?Ry}  
    5W|u5AIw  
    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)。 d~3GV(M  
    %5`r-F  
      Hl!1h%  
    （来自VirtualLab Fusion手册） .byc;9M%  
                                                                                     htQ;m)>J:  
    理想衍射透镜的参数设置 gfx oJihE  
    i>WOYI9  
                                                         -S`TEX  
    >2nF"?"=  
    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。 <Ak:8&$O  
    f<^ScFVR  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 kGruo5A  
    Z0{f  
    2NyUmJ42  
                                                                               o}d2N/T  
    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: d8D yv#gT  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 cgzy0$8dj\  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 B*32D8t`u  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 2V 4`s'  
    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。 33O)k*g  
    MPqY?KF  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     >y&[BB7S6  
    4(m/D>6:  
    实衍射透镜的参数设置 w4NZt|>5j;  
    $#TID=  
     FYxUOO  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 gv`%Z8u(  
    "sdcP8])d  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 o`oRG)QC  
    @wg&6uQ  
    可用结构的高度计算(TEA) G[ ,,L  
    ="/R5fp  
                                           jM{qRfOrg  
    衍射曲面高度结构定义为： 2Y9y5[K,F)  
    11PLH0  
                                                                                   Ma% E&.ed  
    muW`pm  
    可选参数-分层水平                                                                                 e!TG< (S  
    ]kyle3#-~  
     9NJ=~Ub-  
    ~3LhcU-  
    总结：真实衍射透镜计算方法 Rc$=+K#  
    Uyz;U34 oI  
    ~vO'p  
                                                                             cpP.7ZR  
    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： \Mobq  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 l=Vowx.$2f  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 `HE>%=]b  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 95_[r$C  
    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。 [GcA.ABz  
     8:;u v7p  
     
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