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    讯技光电:VirtualLab Fusion独家供应商 微小光学与微透镜阵列 光学设计与光学元件 计算光学带来的成像革命
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    [技术]衍射透镜元件 [复制链接]

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    科学家
     
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    光币
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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-06-29
    摘要 ]<9KX} B  
    h x _,>\@  
    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。 ,-55*Rbi  
    epWTZV(1x  
    在哪里可以找到组件?       8&gr}r- 5  
    @k"Q e&BQ  
                 xEX"pd  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           QX1rnVzg0  
    U$-;^=;  
    波前相位响应 F@+FXnz  
    L)0j&  
     **].d;~[l  
                                                                                 WAzYnl'p  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 ]\fXy?2  
    C`p)S`d  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 -#9Hb.Q;  
    v2vPf b  
     V3^=Mj2"  
    （来自VirtualLab Fusion手册） `7f><p/q  
                                                                                     dtXA EL\q  
    理想衍射透镜的参数设置 dZMOgZ.!yr  
    2HxT+|~d6  
                                                         V>8)1)dF  
    51,RbADB  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 ,3m]jp'  
    __F?iRrCM  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 N2 vA/  
    aJQx"6 c?  
    R a> k#pQ  
                                                                               T7wy{;  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: ?Aewp$Bj  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 K`BNSdEN>  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 7wO0d/l_  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 l'~~hQ{h/  
    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。 u$3wdZ2&m  
    *@EItj`  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     F"#8`Ps>  
    <c,/+ lQ^  
    实衍射透镜的参数设置 %Ydzzr3  
    QN GICG-  
     yMJY6$Ct  
    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。 c@+;4Iz  
    ^KKU@ab9  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 c*5y8k  
    8 |@WuD  
    可用结构的高度计算(TEA) ,>:   
    0v~Eu>Rg  
                                           j.'Rm%@u  
    衍射曲面高度结构定义为： Hy?+p{{G  
    Fj0a+r,h!  
                                                                                   e)(m0m\  
    gwf *M3(  
    可选参数-分层水平                                                                                 4yk!T  
    nE~HcxE/  
     m]Sv>|  
    6I)1[tU  
    总结：真实衍射透镜计算方法 ))pp{X2m  
    Z5oX "Yx  
    4f}:)M$5  
                                                                             <`'^rCWI?  
    用傅里叶模态法/严格耦合波分析(FMM/RCWA)或薄元近似(TEA)的局部线性光栅近似(LLGA)来计算真实的衍射透镜表面。其步骤是： IT.'`!T  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 34@f(^d+^  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 Ap{2*o  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 O_f+#K)  
    4. 对于真实的衍射透镜，VirtualLab Fusion会自动在FMM/RCWA和TEA之间进行选择。如果本地光栅周期大于波长的5倍，则使用TEA。否则，将使用FMM/RCWA对实际结构进行建模。 }G:5P3f  
     k:+Bex$g  
     
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