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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 K>2#UzW  
    LO:fJ{ -  
    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。 TZRcd~5$  
    e-5?p~>  
    在哪里可以找到组件?       ^V3v{>D>  
    -x`G2i  
                 (\a6H2z8l  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           O7t(,uox3y  
    )US:.7A[.  
    波前相位响应 N^w'Hw0  
    Q;u SWt<{  
     k(%QIJH  
                                                                                 6rN(_Oi-  
    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。 =Z G:x<Hg  
    fP HLXg5s  
    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)。 fNu'((J-  
    9\;|x  
     _qXa=|}V.  
    （来自VirtualLab Fusion手册） kJQ#Wz|z]  
                                                                                     8|Y.|\  
    理想衍射透镜的参数设置 ,8MLoZ _  
    \5)htL1F  
                                                         ? 1*m,;Z  
    1 " #*)MF  
    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。 [5$w=u"j  
    H ?M/mGP  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 DI|:p!Nx  
    8Q{9>^  
    <plC_{Y:wu  
                                                                               C0*@0~8$9  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: mTNVU@TY=  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 v%{.A)  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 9#d+RT  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 clw%B  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 qmy%J  
    Mwp$  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     3q:n'PC)C  
    K+=+?~  
    实衍射透镜的参数设置 %ir:AS k  
    l`-bFmpA  
     t*<#<a  
    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。 <#GB[kQa  
    COzyG.R.  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 sbj(|1,ac  
    ?ULo&P[  
    可用结构的高度计算(TEA) Sn4[3JV$l  
    4_v]O  
                                           xM[Vc  
    衍射曲面高度结构定义为： iJ' xh n  
    {gNV[45  
                                                                                   5}$b0<em~  
    9+s.w25R  
    可选参数-分层水平                                                                                 D?yG+%&9  
    hI?sOR!  
     ps .]N   
    bwM@/g%DL  
    总结：真实衍射透镜计算方法 <GHYt#GIZ+  
    `Q3s4VEC  
    zk*c)s  
                                                                             x_Jwd^`t!  
    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： ^EG\iO2X  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 'bld,Do6  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 I+>%uShm  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 6 5y+Z  
    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。 mbnV[  
     
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