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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 正序阅读 楼主  发表于: 2024-08-08
    摘要 $ s-Y%gc  
    =*Z5!W'd  
    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。 D`yEwpV^  
    `P}9i@C  
    在哪里可以找到组件?       //f  
    Kibr ]w  
                 VT%:zf  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           o-C#|t3hH  
    #%lo;W~IY  
    波前相位响应 (R!hjw~  
    IkPN?N  
     HKDID[d0  
                                                                                 B<?w h0  
    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。 n.}E5 %qK  
    Lel|,mc`k2  
    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)。 E"~2./+rd  
    #,d I$gY  
     k8AW6oO/i  
    （来自VirtualLab Fusion手册） 72W s K"  
                                                                                     3qL>-%):*  
    理想衍射透镜的参数设置 IZ/m4~  
    nkfZiyx  
                                                         G\de2Q"d:O  
    E>|: D  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 Jl3g{a  
    P!G858V(  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 c0&Rg#  
    T .FI'wy  
    ar9]"s+'  
                                                                               Jg}K.1Hs  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: @Fp_^5  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 <r#eL39I  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 u&mS8i}  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 ~Wo)?q8UY,  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 ngohtB^]  
    ?L&'- e@  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     G 0%6ch^%  
    Qv,"($n\  
    实衍射透镜的参数设置 {(U %i\F\  
    W\&8au ds  
     i0$Bx>  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 }X*Riu7gk  
    /='. 4 v  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 /DQaGq/Ld  
    ydRC1~f0  
    可用结构的高度计算(TEA) Sz- J y:j  
    ( +pLA"xq  
                                           8>,jpAN}r  
    衍射曲面高度结构定义为： s7Ub@  
    i;LXu%3\  
                                                                                   g35DV6  
    wiz$fj  
    可选参数-分层水平                                                                                 %3NqSiMs  
    UfN&v >8f  
     [0"'T[ok  
    kY*rb_2j  
    总结：真实衍射透镜计算方法 LaQ-=;(`  
    28 8XF9B^  
    oD<kMK  
                                                                             WI?oSE 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： sCR67/  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 X!e[GJ  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 M$Zcn#A  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 +L7n<U3  
    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。 H&:jcgV*P  
     
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