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    [技术]衍射透镜元件 [复制链接]

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    离线infotek
    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 K#Xl)h}y7  
    i|0!yID0@  
    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。 y7,t "XV  
    w4FYd  
    在哪里可以找到组件?       vXZ )  
    pd|l&xvka  
                 &UVqF o  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           N/[!$B0H@  
    zDBm^ s  
    波前相位响应 a^Z=xlJ/uZ  
    e:K'e2  
     V+zn` \a  
                                                                                 (,tL(:c  
    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。 \TLfLqA  
    a]J>2A@-I  
    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)。  4&%E?_M  
    ~i.rk#{?D  
     ,4k3C#!. i  
    （来自VirtualLab Fusion手册） lR/Uboyy  
                                                                                     !^EA}N.u  
    理想衍射透镜的参数设置 $KBW{  
    Z{gDEo)  
                                                         )LNKJe+  
    );?tGX  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 ^)o]hE|  
    7%&e4'SZO  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 [+ : zlA  
    ;Ah eeq746  
    qW /&.  
                                                                               3NdO3-~)  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: E&Zt<pRf;2  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 qiq=v)  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 8w#4T:hsuN  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 ~+,ZD)AKi4  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 Y5P9z{X=  
    c[;A$P= 8.  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     3#aLCpVla  
    Y/LS(b*  
    实衍射透镜的参数设置 0X$2~jV>  
    o}D }Q"=A  
     hu7o J H  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 N8,g~?r^  
    t3*.Bm:^  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 F6\4[B  
    i2-]Xl  
    可用结构的高度计算(TEA) ^E)8Sb9t  
    ` +)Bl%*  
                                           /7ShE-.5#  
    衍射曲面高度结构定义为： ;iQw2XhT  
    !| q19$  
                                                                                   4q?R3 \e;  
    >>M7#hmt  
    可选参数-分层水平                                                                                 n0t+xvNDF_  
    LoSrXK~0~J  
     \^!<Y\\  
    1;!dTh  
    总结：真实衍射透镜计算方法 uc\G)BN  
    A<(Fn_ &W  
    `uqe[u;`6  
                                                                             4F<wa s/  
    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： J3/e;5w2Z  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 iG"1~/U  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 -Vs;4-B{9  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 R*lq.7   
    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。 R:+?<U&  
     
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