7V 4 iPx 摘要 'an{<82i 
YM 7P!8Gc 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。
<z#r3J '$
s: cS`= 在哪里可以找到组件?
<9"s&G@ Yl&eeM 
vW"x)~B 衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。
?b#/*T}ac *B#OLx 波前相位响应 (Uv{%q.n6
HjGT{o
IhM-a
Y
y5 ^[&*B#( 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。
y|.wL=; </b WF W~x 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)。
Kl(}s{YFn. sFSrMI#R 
6@H& S （来自VirtualLab Fusion手册）
'! yyg# {E W}Wd 理想衍射透镜的参数设置 r vw1'y
b'3#FI=:
BAX])~_ ~+l%}4RZ 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。
d@C ;rzR -d_FB?X 总结:理想衍射透镜的计算方法 qpp:h_E
rp=?4^(u
_'2r=a#`
O~' 1)k> 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:
I*K^,XY+ 1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。
V X211U.Q 2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。
+Tq
_n@ 3. 用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。
JN|<R%hy 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。
`f6Qd2\ pKr3(5~ 更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions P-+ ^YN, I]I5!\\ &[ 实衍射透镜的参数设置 Aqp3amW!
WY*}|R2R
}d6g{` 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。
Y J1 P5u: XZKOBq B] 也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。
&q e:|M ve K 可用结构的高度计算(TEA) [oKB1GkA 4SG[_:+! 
g2iSc 衍射曲面高度结构定义为：
k] f 7 3r r@ejU'uz 
JBU
qZ .(` u 'G= 可选参数-分层水平 i uN8gHx %mxG;w$ 
.6/[ X` * x&;{4F Nw 总结：真实衍射透镜计算方法 y-Z*qR? W6\s@)b; 
.@[+05Yw "`
9W"A= 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：
l'o'q7&=z 1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。
'X[3y^q 2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。
g4-HUc zk 3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。
hd^?svID 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。
