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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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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-06-29
    摘要 LM }0QL m?  
    v8p-<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。 ;|&Ak_I2G  
    ycB>gd  
    在哪里可以找到组件?       !4 `any  
    {t`UV,  
                 'aMT^w4if)  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           o\u31,  
    q@1!v  
    波前相位响应 LyRto  
     Ub(zwR;  
     v+dt1;  
                                                                                 9v&{; %U  
    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。 l@7X gsey  
    W zYy<  
    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)。 ,y@` =  
    10xo<@l  
     (NrH)+)J!a  
    （来自VirtualLab Fusion手册） sr,8zKM)  
                                                                                     SOQm>\U'i  
    理想衍射透镜的参数设置 C*Avu  
    ]>-#T  
                                                         . OA_)J7  
    !/O c)Yk  
    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。 }<`Mn34@  
    L/9f"%kZ  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 LQ pUyqR  
    |r_S2)zH9m  
    OO5k _J  
                                                                               wjYwQ=y5  
    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: -N+'+  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 HT7V} UiaO  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 \:ntqj&A|  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 N6H/J_:  
    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。 Q)x`'[3"7W  
    W _(  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     n| =k9z<y8  
    [P`t8  
    实衍射透镜的参数设置 Pda(O;aNU  
    "QA <5P  
     kK+ <n8R2  
    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。 aR30wxW&)  
    qYLOq `<f  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 }.w@. S"  
    KA1Z{7UK%  
    可用结构的高度计算(TEA) vG9A'R'P  
    <EKDP>,~  
                                           ]5b%r;_  
    衍射曲面高度结构定义为： ]v96Q/a  
    diN5*CF'~  
                                                                                   .nX+!EXeS  
    6+HpN"?e  
    可选参数-分层水平                                                                                 {'P7D4w  
    %Z?2 .)  
     >(+g:p  
    _ Js & _d  
    总结：真实衍射透镜计算方法 }ybveZxv5A  
    xe5|pBT  
    8d.5D&  
                                                                             qXO@FW]  
    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： HH/ bBM!  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 -Gjz;/s%XH  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 ++ !BSQ e  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 ((L=1]w  
    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。 m/l#hp+  
     +BcJHNIB  
     
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