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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 Os8]iNvW\  
    #joU}Rj|  
    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。 +&a2aEXF  
    E[htNin.B~  
    在哪里可以找到组件?       ?Yg K]IxD  
    h.4;-&  
                 ^=D77 jS  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           eJ%~6c`@!  
    Z5-"a?{Y  
    波前相位响应 S5v>WI^0h  
    cWp n/.a  
     w_,.  
                                                                                 ?GD{}f33  
    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。 v>)[NAY9  
    }.2pR*W  
    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)。 ERGDo=j  
    2v`VtV|B  
     CHWyy  
    （来自VirtualLab Fusion手册） [CRy>hfV  
                                                                                     w>H!H6Q  
    理想衍射透镜的参数设置 GMgsM6.R  
    'iMI&?8u  
                                                         xJ>hN@5}i  
    yKOf]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]N 4.J  
    >|@ /GpD  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 IDE@{Dy  
    ?*,N ?s(U  
    YV{^S6M  
                                                                               pwd7I  
    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: b |m$ W  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 HQ@X"y n  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 A+Y>1-=JO  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 v]U[7 j  
    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。 <LZvG IMl  
    %>xW_5;Z  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     evg i\"  
    AZl|; y  
    实衍射透镜的参数设置 :r^i0g|5P  
    Gu*;z% b2  
     k@4]s_2  
    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。 9N=Dls  
    T"9`[Lzva  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 Ez<J+#)t  
    =kZPd>&L  
    可用结构的高度计算(TEA) R\0]\JEc  
    j*W]^uT,  
                                            A{5 k}  
    衍射曲面高度结构定义为： W1r-uR  
    G*ym[  
                                                                                   i7e{REBXb  
    H0tjN&O_  
    可选参数-分层水平                                                                                 wGnjuIR  
    /d'^ XYOC  
     D9#e2ex]  
    RG:ct{i  
    总结：真实衍射透镜计算方法 YaSwn3i/@S  
    'OBA nE<.  
    6prN,*k5  
                                                                             Xb$)}n\9  
    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： g"# R>&P  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 1v`<Vb%"}T  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 1vl~[  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 *|euC"5c  
    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。 gA~Ih  
     
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