[技术]衍射透镜元件 [复制链接]

Oh6fj}eK  
摘要 eu|;eP-+d  
p hzKm9  
    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。 o;<Xo&  
(tw)nF  
在哪里可以找到组件?       6?~"V  
oij}'|/Jc  
            
q6`b26  
衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                       TXvI4"&  
     9=h'9Wo  
波前相位响应 v+#}rUTF  
OCaq3_#tZ  
A='N=^Pm  
                                                                         FOy|F-j  
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。 8~z~_TD6m@  
,a]?S^: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)。 rb+j*5Es  
v4c[(&  
n'kG] Q  
    （来自VirtualLab Fusion手册） x&Kh>PVh\  
                                                                                 d,Yw5$i  
理想衍射透镜的参数设置 E
Z$>.iy{  
k" PayyAC  
                                                 yS(fILV  
     G5aieD.#  
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。 v)t:|Q{I  
/-+xQn]  
总结:理想衍射透镜的计算方法 jun_QiU:2  
*<jAiB,O*  
![_*(8v}S  
                                                                       WRyaKM  
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: _ff`y  
1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 QoIT*!  
2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 lc,tVe_  
3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 i}mVQ\j5  
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。 Zrk4*/ VY  
<vh/4

 
更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions ,<tX%n`v=  
     }v!$dr,j'  
实衍射透镜的参数设置 QaS7z#/?.  
%GA"GYL9'  
I]<_rN8~o  
对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 6dN7_v)  
W;L7SF g)  
也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 ke]Lw  
lpeEpI/gM  
可用结构的高度计算(TEA) (SDr!!V<  
KgiJUO`PR  
                                   q6SXWT'Sa  
衍射曲面高度结构定义为： w2Jf^pR  
f'-i o<.  
                                                                               F6OpN"UM'  
=`:K{loxq  
可选参数-分层水平                                                                             dWUm\t'#  
_w/EP  
"2P&X  
     hp*/#
D  
总结：真实衍射透镜计算方法 ^~@U]  
NI#:|}CYS  
o( RG-$  
                                                                         K/b_22]CC  
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： 5eoska#y  
1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 Z&4&-RCi  
2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 q
<[_T  
3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 wNtx]t_M  
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。