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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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    光币
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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-08-08
    摘要 s[NkPh9&  
    &Vg+n 0  
    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。 m{x[q  
    z J93EtlF  
    在哪里可以找到组件?       6C4c.+S  
    _,"T;i  
                 Zk__CgS#  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           \Pi\c~)Pr  
    fchsn*R%-  
    波前相位响应 EeG7 %S 5(  
    8s-y+M@.  
     E'j>[C:U  
                                                                                 0#<q]M?hW  
    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。 *%7[{Loz  
    IP7j)SM!  
    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)。 ynvU$}w ~'  
    >N62t9Ll[  
     zR6,?Tzg  
    （来自VirtualLab Fusion手册） t,#7F$t  
                                                                                     t>N~PXr  
    理想衍射透镜的参数设置 6X~.J4  
    i#Io;  
                                                         #3>o^cN~8k  
    P}29wrIZ  
    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。 =,$*-<p=3  
    t'|A0r$  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 L15?\|':Y  
    kfr' P u  
    =e](eA;  
                                                                               #<s6L"Z-  
    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: ~7+7{9g  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 T$%r?p(s  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 H C(Vu  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 FeoI+K A  
    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。 $nF|n+m  
    [Gop-Vi/~  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     FM;NA{  
    WHeyE3}p  
    实衍射透镜的参数设置 z/!LC;(  
    nNz1gV:0X  
     E-IVv  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 e+6mbJ7y  
    ?g^42IYG  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 n75)%-  
    |a4cER.'2^  
    可用结构的高度计算(TEA) vT~ey  
    pqe7a3jr  
                                           w^z5O6   
    衍射曲面高度结构定义为： i0Ejo;dB  
    k-IL%+U  
                                                                                   dp#JvZb  
    ?C)a0>L  
    可选参数-分层水平                                                                                 q\s"B.(G"  
    "@^Pb$BLY  
     T<yAfnTb`  
    K+MSjQS"  
    总结：真实衍射透镜计算方法 x1]J  
    O+x"c3@Z)D  
    0DtewN{Z  
                                                                             p 4_j>JPv5  
    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： 9<n2-l|)  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 pHQrjEF*  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 9d&@;&al  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 p3r("\Za,  
    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。 $B%wK`J  
     
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