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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 [fs.D /  
    Nk1p)V SC  
    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。 Y^XZ.R  
    r[#*..Y  
    在哪里可以找到组件?       Q@"!uB.e  
    ;qcOcm%  
                 #IJ6pg>K  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           L D%SLJ:  
    N9u {)u  
    波前相位响应 "#h/sAIs  
    mApl;D X  
     K?yMy,9%Yw  
                                                                                 )q[Wzx_ j<  
    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。 i8#:y`ai  
    c<{~j~+  
    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)。 x Vw1  
    /4upw`35]  
     cqcH1aSv  
    （来自VirtualLab Fusion手册） Cn_r?1{W  
                                                                                     z+^9)wg9  
    理想衍射透镜的参数设置 V}FH5z |  
    lbh7`xCR  
                                                         fVi[mH0=+  
    n- 1  
    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。 474 oVdGx  
    +=*ND<$n/E  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 u_b6u@r7  
    4~hP25q  
    )r(e\_n  
                                                                               %H3 iX^}*  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: }|j#C[  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 G}aM~,v  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 Ml )<4@  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 MFipXE!  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 hb>uHUb&  
    c4bvJy8  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     V}JBv$+ko  
    ]1I-e2Q-J  
    实衍射透镜的参数设置 X9rao n  
    Dj3,SJ*x  
     ;Q[E>j?w=  
    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。 Qz$Wp*  
    :j`XU  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 wp@6RJ  
    0;%\L:,O  
    可用结构的高度计算(TEA) l>("L9  
    ]jR-<l8I-  
                                           ojVN -*5  
    衍射曲面高度结构定义为： w*u.z(:a`  
    { 3 "jn  
                                                                                   yP34h*0B  
    :\%hv>}|  
    可选参数-分层水平                                                                                 C%/@U[;  
    <t"fL RX  
     7(H?3)%0  
    X3y28 %R   
    总结：真实衍射透镜计算方法 ler$HA%F]  
    AR g]GV/L  
    I,r0K]  
                                                                             `*i:z'  
    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： .m xc~  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 \t? ;p-+ta  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 J?jxD/9Yb  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 e'fo^XQn[  
    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。 {RD9j1  
     
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