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    [技术]衍射透镜元件 [复制链接]

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    离线infotek
    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 zU_ dk'&,  
    {.J<^V  
    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。 6Xbf3So  
    #qeC)T  
    在哪里可以找到组件?       dXsD%sG @  
    L$y~\1-  
                 RF~G{wz  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           d ,.=9  
    \r [@A3O  
    波前相位响应 m)Wq*&,o  
    .}:*tvot  
     f>3)}9?xc}  
                                                                                 |I{3~+E h  
    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。 wc&D[M]-/  
    <qEBF`XP=  
    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)。 7zIfsb  
    e>bARK<  
     X-J85b_e  
    （来自VirtualLab Fusion手册） 6~x a^3G:  
                                                                                     Bx6,U4o*  
    理想衍射透镜的参数设置 L!,@_   
    u! dx+vd  
                                                         *zW]IQ'A  
    XL'\$f  
    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。 (]PH2<3t  
    qk(bA/+e  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 u6| IKZ  
    ]q4(%Q  
    bW=3X-)  
                                                                               < RtyW  
    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: 16 \)C/*  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 2 )3oX  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 o2q-x2uB  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 \&ki79Ly-  
    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。 =E^/gc%X  
    gQJLqs"F  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     u|6-[I  
    8si{|*;hL  
    实衍射透镜的参数设置 #M5d,%?+#[  
    ?<Lm58p8  
     o[i*i<jv-  
    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。 4jZB%tH  
    7AWq3i{  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 =6'bGC%c  
    ck3+A/ !z  
    可用结构的高度计算(TEA) 62y:i  
    !hHX8TD^J  
                                           6NHP/bj<1V  
    衍射曲面高度结构定义为： MUGoW;}v )  
    oe0YxSauL  
                                                                                   O'{kNr{u  
    #f/4%|t:  
    可选参数-分层水平                                                                                 LsaX HI/?b  
    Lo5pn  
     w{So(AF  
    *ZFF$0}  
    总结：真实衍射透镜计算方法 qywl G  
    [Q J  
    S8v?H|rm  
                                                                             NffKK:HvBB  
    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： ^S?f"''y3  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 7J ?s&x  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 pl)?4[`LUc  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 ,2+d+Zuh  
    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。 #g0N/  
     
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