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    • Zemax光学设计从入门到精通 Zemax光学设计从基础到实践 成像衍射光学元件设计及应用 现代光学与光子学技术
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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 P}AwE,&Q  
     ^4WZ%J#g  
    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。 Ow?~+) 4  
    ]NaH *\q  
    在哪里可以找到组件?       &O+S [~  
    ]gHrqi%  
                 n.N0Nhd  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           6$PQ$  
    ?_{{iil  
    波前相位响应 w@WtW8 p^  
    -d!84_d9  
     UBv#z&@[  
                                                                                 8B6(SQp%  
    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。 clqFV   
    .vmCKZ  
    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)。 CA|W4f}  
    'O~_g5kC  
     `Q+O#l?  
    （来自VirtualLab Fusion手册） M&Q&be84  
                                                                                     E\4ZUGy0  
    理想衍射透镜的参数设置 CiU^U|~'L  
    8}oe))b  
                                                         {3os9r,  
    4Vj]bm  
    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。 f 4K)Z e  
    BThrv$D}  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 Wf:X) S7  
    Y]&2E/oc  
    \RVfgfe  
                                                                               3KD:JKn^  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: (8S+-k?  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 y\6C9%.  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 Ktuv a3=>N  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 `aMnTF5:  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 &_QD1 TT  
    qCk`398W  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     A@.ruG$  
    2sBYy 8.r  
    实衍射透镜的参数设置 qi_uob  
    vO zUAi  
     ODCN~7-@  
    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。 LD|T1 .  
    JDpW7OrDc  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 L{f0r!d|  
    SX?hu|g_r  
    可用结构的高度计算(TEA) (ia+N/$u  
    Kv5 !cll5  
                                           FGMYpapc~  
    衍射曲面高度结构定义为： $KRpu<5i}  
    PVq y\i  
                                                                                   ;M#D*<ucI:  
    \ o?  
    可选参数-分层水平                                                                                 d m83YCdL  
    n?^X/R.22  
     Q `h@-6N  
    7bW ''J*6  
    总结：真实衍射透镜计算方法 K]U8y$^  
    (a|Wq{`[  
    :=`N2D  
                                                                             I} ]s(  
    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： v Dph}Z  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 vdulrnGqL  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 g3w-Le&T  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 A@EUH  
    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。 8{.:$T  
     }?d l.=eq  
     
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