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    [技术]衍射透镜元件 [复制链接]

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    在线infotek
    科学家
     
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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 OPjscc5  
    {@3=vBl%O+  
    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 OpW1  
    Y#N'bvE|%  
    在哪里可以找到组件?       '7=*n_l  
    JHMj4Zkp  
                 G-:DMjvN  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           eM~i (]PY  
    4H " *.l  
    波前相位响应 YE-kdzff  
    VLOyUt~O#  
     Uz62!)  
                                                                                 8)H"w$jq  
    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。 bRIb'%=+GA  
    Z`:V~8=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)。 }k ,Si9O  
    \ tQi7yj4  
     N.2rF  
    （来自VirtualLab Fusion手册） ^7_<rs   
                                                                                     u(lq9; ;Th  
    理想衍射透镜的参数设置 Yhx~5p  
    x,1&ml5  
                                                         >%W"u` Q  
    c''!&;[!  
    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。 lc/2!:g  
    :r~?Z6gK  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 "w7:{E5e  
    L Xx 3  
    Su-+~` "  
                                                                               J5l:_hZUV  
    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: *qR tk  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 *k=}g][?  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 8EP^M~rv  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 M1oCa,8M+  
    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。 `"D7XC0x  
    zPVA6~|l  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     }SOj3.9{c  
    G[wa,j^hu  
    实衍射透镜的参数设置 _PRm4 :  
    hxtu^E/  
     QP qa\87  
    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。 7aU*7!U  
    6Es-{u(,  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 [}VEDx  
    6DExsB~@  
    可用结构的高度计算(TEA) [qb#>P2G3  
    vu*08<M~i|  
                                           \C>I6{  
    衍射曲面高度结构定义为： t[DXG2&  
    H- S28%.  
                                                                                   9EH%[wfv  
    .vb*|So  
    可选参数-分层水平                                                                                 3|~(9b{+  
    apYf,"|9  
     LS \4y&J40  
    ?Jx8z`(  
    总结：真实衍射透镜计算方法 |fa3;8!96  
    3)`}#`T  
    >=B8PK+<  
                                                                             SIg=_oa   
    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： L1J"_.=P  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 Sx pl%  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 h?idRaN_  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 jgC/  
    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。 N2~Nc"L  
     "q%Q[^b  
     
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