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2026-04-29 08:38 |
衍射透镜元件
摘要 ['qnn| I:j3sy
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。 5TKJWO. sy5 Fn~\R 在哪里可以找到组件? cntco@ b7:0#l$
Tny>D0Z# 衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。 =6nD sibf <yUstz,Xu^ 波前相位响应 JCniN";r[ LRb,VD:/Y
(g!p>m!Z es:2M |#O 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。 AONDx3[
`CE^2 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)。 uZjC
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\%jVg\4' (来自VirtualLab Fusion手册) i'/m4 !>h
#;KsJb)N. 理想衍射透镜的参数设置 W&Y"K)` {tP%epQ
?9+@+q G@ \Pi#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。 je,}_:7 >pL2*O^{9 总结:理想衍射透镜的计算方法 p*QKK@C l ,|%7-
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lbt 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: )(M7lq.e7 1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 /u<nLj 1 2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 OW;tT=ql 3. 用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 6 ,ANNj 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。 }GwVKAjP knp>m,w 更多的信息:Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions tl yJmdl 5N$E()m$ 实衍射透镜的参数设置 (?)7)5H | s+0~$O;
I,@r5tKo 对于衍射透镜的真实结构,VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外,通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外,用户可以指定衍射元件的特征,如设计波长和所需的分层。 4<,|*hAT E$s/]wnr[ 也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 M)-6T{[IT /a9!Cf
可用结构的高度计算(TEA) `(y(w-:W1 8TV;Rtl
;Y9=!.Ak0y 衍射曲面高度结构定义为: t:~t@4j} ~`8hwR1&z
3L>IX8_ Pz_Oe,{.I 可选参数-分层水平 f7urJ'!V {BBw$m, o
gwkb!#A @r^!{ 总结:真实衍射透镜计算方法 -[7O7' gApoX0nrv
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qdWctUY 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: <Cpp?DW_ 1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 ?WI3/>:< 2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 ~^I>#Dd 3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。
'1SG(0 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。 BbOu/i| 0*%&>
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