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    讯技光电:VirtualLab Fusion独家供应商 微小光学与微透镜阵列 光学设计与光学元件 计算光学带来的成像革命
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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 k3}|^/bHJ  
    + ( `  
    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。 >|/NDF=\s  
    w(eAmN:zR  
    在哪里可以找到组件?       O0i_h<T  
    uv/I`[@HK8  
                 a:XVu0`(  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                            .]k+hc`  
    B ;9^  
    波前相位响应 '0p 5|[ZD  
    0V1)ou84'  
     0 j:8 Ve  
                                                                                 %kxq"=3  
    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。 *[wy- fu  
    \=kH7 !  
    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)。 w9SPkPkYE  
    .a8N 5{`  
     <_dyUiT$J  
    （来自VirtualLab Fusion手册） {W)Kz_  
                                                                                     (vB aem9  
    理想衍射透镜的参数设置 5IOOVYl  
    [}9sq+##  
                                                         +%OINMo.A  
    lF2im5nZ?  
    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。 |h\e(_G \  
    +?w 7Nm`  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 &BY%<h0c  
    rr>QG<i;G  
    X};m\Bz  
                                                                               X|TEeE c[L  
    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: [2pp)wq  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 D^baXp8  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 Kyt.[" p  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 5bYU(]  
    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。 #g#vDR!  
    : ^F+m QN  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     GpMKOjVm|  
    I L 'i7p  
    实衍射透镜的参数设置 K kP}z  
    ZR.1SA0x?O  
     Sf);j0G,D  
    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。 jL(=<R(~y  
    D>+&= 5{  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 kT&-:: ^R  
    >@KQ )p' `  
    可用结构的高度计算(TEA) ^1s!OT Is  
    1+~JGY#   
                                           x|d Xa0=N_  
    衍射曲面高度结构定义为： LZch7Xe3  
    g]EDL<b  
                                                                                   *%l&'+   
    XSyCT0f08  
    可选参数-分层水平                                                                                 6F6[w?   
    3 $ cDC8  
     1sl^+)z8  
    )IPnSh/ <  
    总结：真实衍射透镜计算方法 r5jiB L~  
    {_0Efc=7  
    pi sk v[  
                                                                             +-&N<U  
    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： :@jhe8'w  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 )SQ*"X4"  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 d"<Q}Ay  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 U_v{Vs  
    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。 @=,2{JF*6  
     
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