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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-06-29
    摘要 g9OY<w5s]  
    (xycJ`N  
    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,RhYm  
    &*o=I|pQ  
    在哪里可以找到组件?       y4yhF8E>;U  
    )',R[|<  
                 )w em|:H  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           7K12 G!)  
    rV.}PtcFY  
    波前相位响应 Z<oaK  
    aNsBcov3O  
     n>z9K')  
                                                                                 Nd4f^Y   
    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。 KV91)U  
    'I|v[G$l  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 <(#(hDwy  
    qyb?49I  
     'JtBZFq  
    （来自VirtualLab Fusion手册） #Bze,?@  
                                                                                     _=r6=.  
    理想衍射透镜的参数设置 e v}S+!|U  
    'B$yo]  
                                                         |*Yr<zt  
    6dQ-HI*Y#  
    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。 7jrt7[{  
     l03B=$  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 3=#<X-);  
    |o"?gB}Dh  
    VO5#Qgen  
                                                                               TJd)K$O>  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: k:i4=5^*GX  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 ,O5NLg-  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 W_293["lS  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 Bg=wKwc8  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 pp?D7S  
    F~ty!(c  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     qw301]y  
    E, Z$pKL?  
    实衍射透镜的参数设置 @3i\%R)n;  
    j8i[ONq^  
     t|?ez4/{z  
    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。 d7^}tM  
    sFKX-S~:  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 1dY}\Sp  
    Ep_HcX`  
    可用结构的高度计算(TEA) Z{.8^u1I  
    UBKu /@[f@  
                                           @)+AaC#-  
    衍射曲面高度结构定义为： &<g|gsG`  
    .Z`R^2MU  
                                                                                   &, vcJ{.  
    `cn#B BV  
    可选参数-分层水平                                                                                 3d8L6GJ  
    ;<Sd~M4f  
     Ufj`euY  
    ;]puq  
    总结：真实衍射透镜计算方法 L&8~f]  
    L- iy  
    hW' )Sp  
                                                                             ~\SGb_2  
    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： UXz<)RvB  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 0 JS?;fk  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 X #dmo/L8  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 fm%t^)E  
    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。 Xq4O@V  
     Z#jZRNU%ox  
     
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