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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 A{Kc"s4fO  
    VtTTvP3  
    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。 @Sr{6g*I  
    `7D]J*?`  
    在哪里可以找到组件?       W?>C$_p C  
    a- \M)}T  
                 lmGVSdo   
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           lRk)  
    kVmR v.zZ  
    波前相位响应 CI#6 r8u  
    i]cD{hv  
     bHKTCPf  
                                                                                 ;c/|LXc\  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 2\4ammwT  
    e7_.Xr~[  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 -n:~m p  
    hR4\:s+[  
     CD! Aa  
    （来自VirtualLab Fusion手册） u?Uu>9@Z  
                                                                                     cko^_V&x  
    理想衍射透镜的参数设置 #NyfE|MKBC  
    **G5fS.^W  
                                                         o){\qhLp  
    =,Zkg(M  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 m{w'&\T  
    WR.>?IG2E  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 cb3Q{.-.#  
    uGc0Lv4i/  
    ez-jVi-Fi  
                                                                               j&N {j_ M  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: ^\f1zg9I  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 tH)fu%:p  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 u*S-Pji,x  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 {aVRvZH4  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 sU$<v( `"  
    ]3\%i2NM  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     A"}Ib'  
    KXiStwS  
    实衍射透镜的参数设置 %TeH#%[g>\  
    b|DiU}  
     Q$*JkwPQ}  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 BO,xA-+  
    dFl8'D  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 . #FJM2Xk  
    W]oILL"d  
    可用结构的高度计算(TEA) W9G1wU  
    h J H  
                                           }Pm; xHnf&  
    衍射曲面高度结构定义为：  3+/^  
    7PW7&]-WQ  
                                                                                   ,@]*Xgt=  
    KIGMWS^^  
    可选参数-分层水平                                                                                 d6XdN  
    Y D,<]q%  
     `uof\D<']  
    |Kq<}R  
    总结：真实衍射透镜计算方法 ]Om;bmwt  
    s}<i[hY>  
    { V$}qa{P  
                                                                             ELZ@0,  
    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： _oE 7<  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 F|&%Z(@a  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 _)Ad%LPsd7  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 r`Bm" xI  
    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。 mM2DZ^"j(  
     
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