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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 J{1O\i  
    "?il07+w%  
    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。 mee-Qq:}  
    6D+k[oHZm  
    在哪里可以找到组件?       o^NQ]BdH8  
    9wwvh'T&NK  
                 !eO?75/  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           ofi']J{R  
    =o-qu^T^u  
    波前相位响应 .9E`x>C  
    Q{a!D0;4v  
     @z,'IW74V  
                                                                                 kOc'@;_O  
    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。 '- ~86Q  
    MdKZH\z/  
    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)。 IaJ(T>" +  
    *X>rvAd3  
     0I&rZMpF&  
    （来自VirtualLab Fusion手册） M6I1`Lpf  
                                                                                     9Z*vp^3  
    理想衍射透镜的参数设置 !bY{T#i)k  
    uI%[1`2N-  
                                                         `2Z=Lp  
    L\B+j+~  
    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。 Jv?e ?U  
    rm cy-}e  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 KOxD%bX_  
    [WK_Vh{  
    mB,7YZv  
                                                                               -OHG1"/  
    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: J'7Oxjlg  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 +`4|,K7'  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 R'3i { 1  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 C&SYmYj^c  
    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。 6SmSu\lgV  
    *?8Q:@:  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     V?gQ`( ,  
    #A/jGv^  
    实衍射透镜的参数设置 X}Csl~W8in  
    J2R<'(  
     l5MxJ>?4%B  
    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。 3646.i[D  
    ;L`'xFo>>  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 a[u8x mH  
    N8vWwN[3  
    可用结构的高度计算(TEA) Nhf!;>  
    e 9:l  
                                           $W2g2[+  
    衍射曲面高度结构定义为： BBx"{~  
    +j<Nu)0iY  
                                                                                   sv[)?1S  
    SUx0!_f*R  
    可选参数-分层水平                                                                                 eGE,zkj FY  
    Gg&jb=  
     khIh<-s!  
    *0iP*j/]  
    总结：真实衍射透镜计算方法 |9Y9pked8  
    aB Yhk|Ei  
    %1 v)rg y  
                                                                             U/ZbE?it>  
    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： [W2p}4(  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 mrJQB I+  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 a@7we=!  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 &3JbAJ|;X  
    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。 $nVTN.k  
     Wb|IWn H$  
     
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