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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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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-08-08
    摘要 $S}x'F!4_  
    IXN4?=)I  
    如今，衍射透镜在现代光学的各种应用中得到广泛的使用。微结构表面被用来取代笨重的光学元件，与传统镜头相比，得益于尺寸和重量的减小。在快速物理光学软件VirtualLab Fusion中，这些结构既可以以理想化的形式建模，具有预定义的阶次和效率，也可以更现实地建模，包括对实际微观结构表面的精确分析。本文介绍了VirtualLab Fusion的衍射透镜组件、可用的选项和应用的建模方法。 y {]%,  
    A!kyga6F5  
    在哪里可以找到组件?       K0g:Q*J-  
    1X*T219o  
                 +;Gl>$  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           c" 7pf T  
    @^%_ir(  
    波前相位响应 iFA"m;$  
    dL` +^E>  
     J4g;~#_19  
                                                                                 |7$h@KF=S  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 hI8C XG  
    z{d5Lrk  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 G~L?q~b  
    WL Lv a<{  
     Fc~w`~tv  
    （来自VirtualLab Fusion手册） \ c&)8.r  
                                                                                     }j1Zk4}[x  
    理想衍射透镜的参数设置 R6XMBYK^  
    N0[I2'^.  
                                                         7]j-zv  
    h$k3MhYDes  
    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。 Vcq?>mH&T  
    J#DcT@  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 q4iD59yd)S  
    QP%Fz#u`  
    )^Pvm  
                                                                               I uj=d~|>  
    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: Zbh]O CN  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 Xh"iP%  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 R TUNha^<T  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 w WU_?Dr_~  
    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。 NCFV  
    ; ,<J:%s  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     b,R'T+4[  
    v|(b,J3  
    实衍射透镜的参数设置 !u}3H|6~  
    jYX9; C;J  
     `;CU[Ps?]  
    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。 y9li<u<PF  
    )K>@$6H +2  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 &AcFa<U  
    |u r~s$8y-  
    可用结构的高度计算(TEA) U/!&KsnT  
    ,l .U^d6>  
                                           uyt-q|83=  
    衍射曲面高度结构定义为： u7&'3ef  
    LIC~Kehi  
                                                                                   d5"EvT  
    SM+fG:4d  
    可选参数-分层水平                                                                                 Y;F R"~^  
    RIEv*2_O  
     |p -R9A*>h  
     7EP|X.  
    总结：真实衍射透镜计算方法 zWs*kTtA  
    Rgfhs[Z  
    s.^9HuM  
                                                                             QlYs7zZ  
    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： p_qm}zp  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 iEVA[xy=D  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 (}1v^~FXj  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 -^4bA<dCCE  
    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。 V9j1j}  r  
     
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