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L20aN2
X0b :Oiw 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。
Wd$N[ | "Nd$sZk= 在哪里可以找到组件?
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( f8g}2 衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。
.Y'kDuUu ;nLQ?eS\ 波前相位响应 J&^r}6D
#[sC H
:d/Z&LXD 8>j+xbw 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。
<9-tA\`8N iJ42` 51 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)。
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>IfJ.g" (来自VirtualLab Fusion手册)
meR%);\ s .^9;%@$J 理想衍射透镜的参数设置 ':[+UUC@
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vb: '%^v ,!kyrk6 然后,用户可以在衍射结构建模(Diffractive Structure Model)选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的,主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下,所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。
6BW-AZc 8v1asFxs. 总结:理想衍射透镜的计算方法 \ :})R{
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=%Ut&6}sQ 采用带理想
光栅函数的局部线性光栅近似法(LLGA)计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下:
M(Jf&h4b 1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。
PZLW yp 2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。
AEPgQ9#E 3. 用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。
""Drf=] 4. 理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。
}y|%wym XT>e/x9' 更多的信息:Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions BOL_kp" 8i-?\VZD 实衍射透镜的参数设置 XF\`stEnb
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./#K@V1 对于衍射透镜的真实结构,VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外,通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外,用户可以指定衍射元件的特征,如设计
波长和所需的分层。
z-7F,$ P_-zkw 也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。
ddnWr"_ HxZ4t 可用结构的高度计算(TEA) _I{&5V~z 2:p2u1Q
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e-qr d 衍射曲面高度结构定义为:
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42z9N\ f 可选参数-分层水平 /unOZVr( 7UQD02
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tZ 总结:真实衍射透镜计算方法 "45BOw&72G qh.c#t
F,:F9r?l,H e1<28g 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:
iZSjT"l^ 1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。
SI;G|uO;/ 2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。
&-cI| 3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。
\Z+v\5nmO 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。