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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: 2024-08-08
    摘要 et/v/Hvw1  
    %LuA:{EVD  
    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。 A1*\ \[  
    i v.G  
    在哪里可以找到组件?       h@TP=  
    Yy;BJ_  
                 #|T2`uYotf  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           yY]E~  
    Pj_*,L`mZ  
    波前相位响应 D^}2ilk!  
    q8HnPXV  
     j<k-w  
                                                                                 vpC?JXz=H  
    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。 biS{.  
    "ji+~%`^[t  
    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)。 =G !]_d0  
    mW~*GD~r  
     rM? J40&.  
    （来自VirtualLab Fusion手册） !L<z(dV|(  
                                                                                     5vLA)Al3  
    理想衍射透镜的参数设置 qt6@]Y  
    IZGRQmi"  
                                                         ";/ogFi  
    U\!9dhx  
    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。 c|K:oi,z  
    z|t2;j[  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 7-0j8$`  
    Zy.3yQM9i  
    Ug384RzHN  
                                                                               q,> C^p|2b  
    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: /} h"f5  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 QKhGEW~G  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 0M?zotv0#  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 T^{=cx9x9  
    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。 d\zUtcJwC  
    xu{VU^'Y  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     ,L C(Ax'.F  
    :F9Oj1lM%  
    实衍射透镜的参数设置 +DO<M1uE  
    dn:\V?9  
     jeB"j  
    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。 p=^6V"'  
    p/G9P +?  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 /`0>U  
    'Hs*  
    可用结构的高度计算(TEA) \}X[0ct2!  
    T%;NW|mH&  
                                           0{XT#H  
    衍射曲面高度结构定义为： a8gOb6qF/H  
    A8o)^T(vJ  
                                                                                   "rfBYl`  
    !R gj'{  
    可选参数-分层水平                                                                                  Pa?{}A  
    -%Rbd0gVH\  
     9p1@Lfbj  
    '&2-{Y [!  
    总结：真实衍射透镜计算方法 `m #i|8  
    %;|dEY  
    TKiYEh  
                                                                             $*LBZcL  
    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： z`NJelcuz\  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 H/.UDz  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 6urU[t1  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 w9mAeGyE  
    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。 7 toIbC#  
     
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