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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 'z$$ZEz!C  
    .d<K`.O ;  
    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。 wZ(1\ M(  
    J$#T_4 )  
    在哪里可以找到组件?       ,8e'<y  
    =W~7fs  
                 IRN,=  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           Pk;\^DRC  
    DpRMXo[  
    波前相位响应 C%z)D1-  
    2][9Wp  
     Gyq 6?  
                                                                                 BJjic%V  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 t7f(%/] H0  
    ZSuoD$~k[  
    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)。 NM{)liP ;8  
    X q?>a+B  
     1}d F,e  
    （来自VirtualLab Fusion手册） Bgxk>Y  
                                                                                     t%:7W[_s  
    理想衍射透镜的参数设置 v \:AOY'  
    7m2iL#5[  
                                                         &;DCN  
    ;/Hr ZhOE  
    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。 4fi4F1f  
    9hzu!}~'I  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 %g9y m@s  
    w!m4>w  
    1CC0]pyHX  
                                                                               //&3{B  
    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: [+\He/M6  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 eKiDc=@  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 w|f+OlPXq  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 % !@E)%d0  
    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。 B ~v6_x  
    o@)Fy51DD  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     SoziFI  
    Ti? "Hr<W  
    实衍射透镜的参数设置 A?MM9Y}K  
     .\oz  
     DGHSyB^+1  
    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。 q /JC\  
    TCp9C1Q4  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 Fl)nmwO c  
    \'2rs152  
    可用结构的高度计算(TEA) && ]ix3  
    E-WpsNJ)X  
                                           RvR.t"8  
    衍射曲面高度结构定义为： :W)lt28_  
    "09v6Tx  
                                                                                   K@p9_K8  
    )<QX2~m<  
    可选参数-分层水平                                                                                 - |p eD L  
    =X'[r  
     /` M#  
    _g Mr]%Q  
    总结：真实衍射透镜计算方法 o33t~@RX  
    vv)q&,<c  
    `oMZ9Gq2E  
                                                                             lf-.c$.>  
    用傅里叶模态法/严格耦合波分析(FMM/RCWA)或薄元近似(TEA)的局部线性光栅近似(LLGA)来计算真实的衍射透镜表面。其步骤是： t^&hG7L_m,  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 .s\lfBo9  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 H^'%$F?Ss  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 Ry +?#P+  
    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。 g%J\YRo  
     
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