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摘要 I &YYw8& IcoK22/  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。 /+ "BU-aQk w1rB"rB? 在哪里可以找到组件? pYI`5B4
7sC$hm]
 [O&2!x
衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。 aa.EtKl 6*S|$lo9B 波前相位响应 x{Gb4=?l
=KmjCz:
 ;f^.7|
)j4]Y dJ 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。 a_L& *%; >9Fs)R]P 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)。 s)_7*DY 6QLWF @
 )T(xQ2&r4 （来自VirtualLab Fusion手册） S M@l4GH 82YTd(yB 理想衍射透镜的参数设置 8 %Lq~ l k
:tedtV ~
 .2C}8GGC' AJiEyAC!)5 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。 G>M#
Bu U *,%H1)Tj} 总结:理想衍射透镜的计算方法 K Ce =$
B$ +YK%I
 F8Rd#^9PD
;jfjRcU 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: 6U @3
xU` 1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 [ j?n}D@L 2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 b~Y$!fc 3. 用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 r'7;: 4. 理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 ES;7_ .q
oR [,?qu@f
更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions ]-bA{@tP. Z uo7MR 实衍射透镜的参数设置 ?NGM<nK;7
]N*q3 y|)
 Z WL/ AC 对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 \'q-Xr'}M hWJ\dwF 也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 dFjB &#Tl d}EG I
可用结构的高度计算(TEA) _.' j'j%
e=o<yf9>Q
 6|V713\ 衍射曲面高度结构定义为： u&I?LZ-=, 9 b``l-rO  6Hi3h{ Gx|$A+U
可选参数-分层水平 -w1U /o. pZ/x,b#.
 \;&j;"c,W E
b-?wzh 总结：真实衍射透镜计算方法 b*',(J94
JX7_/P
 O"<D0xzF?
_ "&b%! 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： |P$t LOrG 1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 =<YG0K 2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 3Nd&*QSV 3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 vDV` !JU
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。 W2O
=dG`
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