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    讯技光电:VirtualLab Fusion独家供应商 微小光学与微透镜阵列 光学设计与光学元件 计算光学带来的成像革命
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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 CDYx/yO  
    +@u C:3jM  
    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。 ,Q#tA|:8j  
    &E &iaw!  
    在哪里可以找到组件?       U9o*6`"o  
    m90R8  V  
                 !;aC9VhSU  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           !(_xu{(DL  
    H8BO*8}  
    波前相位响应 ;v +uv f  
    6+;2B<II  
     9T,QW k  
                                                                                 /Tf*d>Yh;  
    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。 pu$XUt  
    ?SOF n  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 ,L{o, qzC  
    w52HN;Jm  
     To8v#.i  
    （来自VirtualLab Fusion手册） v~2XGm  
                                                                                     :z} _y&]  
    理想衍射透镜的参数设置 .(dmuV9  
    C$RAJ  
                                                         y[WYH5 &DJ  
    TnBGMI,g'  
    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。 FV6he [,  
    cevV<Wy+  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 @ U8}sH^  
    )~blx+\y  
    x\bRj>%(  
                                                                               Y5i`pY/}#?  
    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: 9Oo*8wvGG  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 ?tC}M;~  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 ?J@?,rZQ^V  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 FX|lhwmc(  
    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。 h GA0F9.U  
    H=o-ScA  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     G E~(N N  
    So\|Ye  
    实衍射透镜的参数设置 aC8,Y$>?E`  
    }M9DqZ;I  
     p]V-<  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 [5p7@6:$u  
    KB,~u*~!  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 /Xu;/MMpd3  
    QVG0>,+}$  
    可用结构的高度计算(TEA) 3^A/`8R7K  
    >.O*gv/ _  
                                           %I|+_ z&x  
    衍射曲面高度结构定义为： J<($L}T*$  
    SCh7O}  
                                                                                   l q\'  
     ny  
    可选参数-分层水平                                                                                 V:F+HMBk  
    CVGOX z  
     (@WDvgi(  
    c6Yf"~TD0  
    总结：真实衍射透镜计算方法 =8$0$d  
    6N %L8Q  
    K?FX<PT  
                                                                             wHt#'`5  
    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： 0x]OF8=J  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。  *_ {l  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 hP4)8>  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 (ifqwl62  
    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。 TJyH/ C  
     
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