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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 m$e@<~To  
    )}k`X<~k  
    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。 =?QQb>  
    aG&kl O>m  
    在哪里可以找到组件?       b9!J}hto,  
    pz z`4VS:  
                 ;R-Q,aCM}  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           '"NdT7*+  
    \}_7^)S;  
    波前相位响应 Lw78v@dY  
    < oG\)!O  
     n$VPh/  
                                                                                 mm~o%1|WR  
    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。 UHm+5%ZC  
    r:b.>5CS)  
    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)。 CpJXLc3_d5  
    pl? J<48  
     bu!<0AP"N+  
    （来自VirtualLab Fusion手册） SX<>6vH&  
                                                                                     [}B{e=`!  
    理想衍射透镜的参数设置 (:hmp"S  
    a}8>(jtSt  
                                                         uY#58?>'j  
    nT6iS}h  
    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。 j-\^ }K.&  
    ?@7|Q/  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 qQ\hUii  
    )eVDp,.^  
    oHGf |  
                                                                               ]0nC;|]@Lx  
    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: RAJ |#I1  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 =(uy':Dbn*  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 G?X,Y\Lp  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 sjbC~Te--  
    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。 |zegnq~  
    UVi/Be#|  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     ;C@^wI  
    krT!AfeV  
    实衍射透镜的参数设置 GoGgw]h>x  
    yru}f;1  
     E.*OA y  
    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。 $zH 0$aOx  
    &_TjRj"  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 mr\L q~*c  
    rb4g<f|  
    可用结构的高度计算(TEA) iK23`@&% _  
    JN|#   
                                           Tp.iRFFkP  
    衍射曲面高度结构定义为： U0=zuRr n  
    =Qq^=3@h  
                                                                                   00 ,j neF  
    @Pg@ltUd  
    可选参数-分层水平                                                                                 JHOBg{Wg  
    Nv#, s_hG  
     4C*=8oe_  
    m.X+sP-e  
    总结：真实衍射透镜计算方法 L{ ^@O0S  
    xVo)!83+Q  
    -s84/E4Y*  
                                                                             +m},c-,=$w  
    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： c7N9X 3A  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 (9lx5  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 / =<u l-K  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 J#5o  
    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。 DccsVR`7  
     
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