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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 正序阅读 楼主  发表于: 2023-06-29
    摘要 ggzAU6J  
    A89Y;_4y  
    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。 Ni/|C19Z  
    30:HRF(:  
    在哪里可以找到组件?       yRSy(/L^+  
    (p}9^Y  
                 6B4hSqjh  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           7UY('Q[  
    S;G"L$&\  
    波前相位响应 nau~i1  
    g5?r9e  
     Z{j!s6Y@{  
                                                                                 7 B4w.P,B  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 Sf#\6X<B  
    ' h0\4eu  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 L2do 2_  
    )@?Qt2  
     2*b# +b  
    （来自VirtualLab Fusion手册） !:R^}pMhIk  
                                                                                     jKe$&.q@  
    理想衍射透镜的参数设置 .CB"@.7  
    S8rW'}XJ=H  
                                                         ~`a#h#  
    i|:: v l  
    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。 Uj y6vgU;  
    $NH`Iu9t  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 6tCV{pgm  
    %`8KG(F^  
    H"kc^G+(R"  
                                                                               x|P<F2L  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: X}ey0)g%  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 ^$ g],PAY  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 i:NJ>b  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 8tG/VE[  
    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。 ?et0W|^k  
    e%5'(V-y,  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     @9 qzn&A  
    4@ydK  
    实衍射透镜的参数设置 o)$Q]N##  
    MC[ `<W)u  
     I{Y {  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 !rN#PF>  
    ` :B  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 w7.?zb!N  
    C>\h?<s  
    可用结构的高度计算(TEA) hA&j?{  
    ".Q!8j"@f  
                                           -O5(%  
    衍射曲面高度结构定义为： 5r2ctde)Y  
    9Le/'ovq  
                                                                                   2!"\;/  
    LmT[N@>"  
    可选参数-分层水平                                                                                 `eA&C4oFOO  
    0YTtA]|`4  
     W6!4Qyn  
    r5fz6"  
    总结：真实衍射透镜计算方法 .P0Qs&i  
    !D|pbzQc8  
    e-duZ o  
                                                                             _g/T H-;^  
    用傅里叶模态法/严格耦合波分析(FMM/RCWA)或薄元近似(TEA)的局部线性光栅近似(LLGA)来计算真实的衍射透镜表面。其步骤是： (Mire%$h  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 WP#_qqO  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 ?AM 8*w  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 UHsrZgIRYT  
    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。 ]R3pBC"Jv  
     2 |kH%  
     
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