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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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    离线infotek
    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 9 &?tQ"@x  
    hfVzzVX:  
    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。 *}50q9)/  
    >rQ)|W=i  
    在哪里可以找到组件?       R$~JhcX*l'  
    4jI*Y6Wkz  
                 ~8S4Kj)%  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           PDa06(t7  
    ePFC$kMn  
    波前相位响应 GcU(:V2o  
    tFb|y+  
     lUm}nsp=X  
                                                                                 ^+.e5roBKj  
    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。 oQE_?">w  
    7ipY*DT8  
    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)。 ?L.p9o-S0  
    p)AvG;  
     aG8;,H=%,  
    （来自VirtualLab Fusion手册） eFeCS{LV+  
                                                                                     V3. vE,  
    理想衍射透镜的参数设置 G!fE'B  
    [K^q: 3R  
                                                         m''iE  
    J0{WqA.P  
    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。 $ET/0v"V  
    3n=cw2FG  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 ^!{ oAzy9  
    QyBK*uNdV  
    Amq8q  
                                                                               bC>yIjCTn  
    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: UBpM8/U  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 iKCTYXN1(  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 ff2.| 20  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 omDi<-  
    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。 o Q!g!xz  
    xHR+((  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     VA*79I#_q  
    _<&K]e@dp  
    实衍射透镜的参数设置 %)!~t8To  
    )r-|T&Sn  
     5<>R dLo  
    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。 m0q`A5!)  
     ;#Bh_f  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 ](( >i%%~  
    p{pzOMi6  
    可用结构的高度计算(TEA) azATKH+j  
    GqF.T#|  
                                           lQ(BEv"2G[  
    衍射曲面高度结构定义为： `'{%szmD  
    5d>YE  
                                                                                   k kuQ"^<J  
    hghto \G5Y  
    可选参数-分层水平                                                                                 E;+OD&|  
    #+5mpDh  
     E* DVQ3~  
    6d?2{_},  
    总结：真实衍射透镜计算方法 a(QZZq};S  
    `0i}}Zo  
    kJ5?BdvM&  
                                                                             @):NNbtA  
    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： ():?FJ M  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 oKqFZ,m[  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 h,RUL  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 D_;n4<|.  
    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。 ucm.~1G(  
     =2V;B  
     
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