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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 fHFy5j0H  
    O+f'Ql  
    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。 J}zN]|bz  
    ~F)[H'$A  
    在哪里可以找到组件?       py-5 :g}d  
    KOv?p@d  
                 <GdQ""X  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           le7!:4/8  
    6h5DvSO  
    波前相位响应 ?aMd#.&  
    8PRKSJ[@K  
     tBB\^xq:  
                                                                                 P3e}G-Oz  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 3'*}ZDC  
    {tKi8O^Rb  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 N6R0$Br  
    &$H7vdWNy  
     a ]b%v9  
    （来自VirtualLab Fusion手册） v % c-El%  
                                                                                     qI= j>x  
    理想衍射透镜的参数设置 V;N'?Gu  
    F/ si =%  
                                                         w *Txc}  
    .&Ik(792Z&  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 a_V.mu6h6p  
    XYrZI/R  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 |g`:K0BI  
    V#Pz `D  
    [TaYNc!\  
                                                                               ]DJ] L=T7  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: U L3++bt  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 }f;cA  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 n/ m7+=]v  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 [&MhAzF  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 #cCR\$-~  
    fU^6h`t  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     >Y)FoHa+/  
    1RU+d.&D  
    实衍射透镜的参数设置 ^Mc zumG[  
    Ld4Jp`Zg  
     +Rq7m]  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 6 _n~E e  
    u^X,ASkQ  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 ,b${3*PPQ  
    r1]DkX <6  
    可用结构的高度计算(TEA) b&g`AnYT  
    @ C"w 1}  
                                           #U ?=D/  
    衍射曲面高度结构定义为： d@QC[$qXj  
    cERmCe|/CG  
                                                                                   z$]HZ#aRE  
    }'c@E0"  
    可选参数-分层水平                                                                                 \!J9|  
    \0bZ1"  
     iosL&*'8  
    sqjv3=}  
    总结：真实衍射透镜计算方法 Xhk_h2F[  
    PvkHlb^x%  
    o4d[LV4DS  
                                                                             j"J[dlm2M  
    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： S!{Kn ;@  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 R) 'AI[la  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 .4cOMiG  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 5Vu@gRk_  
    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。 noSBwP| v*  
     ^hIKDc!.m  
     
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