sT'j36Nc<, 摘要 [P*zm 8b 
)|wC 1J!L 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。
fUq:`# Q ^C' {# p " 在哪里可以找到组件?
)~-r&Q5d Y^tUcBm\ 
.<4U2h 衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。
x S r jN ` Z^ \<{z 波前相位响应 sB8v:
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r;_*.|AH w@WPp0mny 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。
X`28? *$Y_ %} 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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S!66t?vHB （来自VirtualLab Fusion手册）
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b 理想衍射透镜的参数设置 vj9'5]!~q
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@MP ;/o+ gg/2R?O] 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。
q $PO. # Q^*4FH!W 总结:理想衍射透镜的计算方法 u#UtPF7q
&H[7UyC
KW!+Ws
fp}5QUm- 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:
P*n/qj8h 1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。
hP}-yW6] 2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。
YC(X=
D 3. 用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。
$[ oRbH8g 4. 理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。
\k{d'R#~( 6O_l;A[=1 更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions s|I$c;> VTwQD"oB 实衍射透镜的参数设置 Hk'R!X
qu&p)*M5
g C(@]% 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。
i*r ag0Mw \-SC-c 也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。
ZW4$Ks2]Y qh+&Z x~ 可用结构的高度计算(TEA) ] FgKL0 ! %[fi[p 
PS8^ = 衍射曲面高度结构定义为：
(3 ~^zwA 9h/Hy aN 
|{JI=$ 7'# _uA QR 可选参数-分层水平 ?aI. Z+# qeb} ~FL"o 
vR&b2G7o :| !5d{8S8 总结：真实衍射透镜计算方法 AiB] A} oJQ
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G 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：
6Yc(|>b! 1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。
ksTK'7* 2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。
[ . }Uzx 3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。
G1\F7A 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。
