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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 `_]Z#X&&h  
    $'f<4  
    如今，衍射透镜在现代光学的各种应用中得到广泛的使用。微结构表面被用来取代笨重的光学元件，与传统镜头相比，得益于尺寸和重量的减小。在快速物理光学软件VirtualLab Fusion中，这些结构既可以以理想化的形式建模，具有预定义的阶次和效率，也可以更现实地建模，包括对实际微观结构表面的精确分析。本文介绍了VirtualLab Fusion的衍射透镜组件、可用的选项和应用的建模方法。 mMqT-jT  
    %h** L'~``  
    在哪里可以找到组件?       1#AdEd[  
    e`Xy!@`_  
                 d{.cIv  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           5/Ng!bW  
    <zN  
    波前相位响应 D[)")xiG  
    V1KWi ^  
     fGiN`j} j  
                                                                                 O)MKEMuA  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 LxkToO{  
    d\`A ^  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 ^4Ra$<  
     :GC <U|p  
     8T'=lTJ  
    （来自VirtualLab Fusion手册） ,ZcW+!  
                                                                                     W[o~AbU  
    理想衍射透镜的参数设置 ?JTy+V2t  
    9&}`.Py  
                                                         e{/(NtKf  
    4Vj|k\vE4  
    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。 g$~3@zD  
    sXI_!)H  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 - Z"w  
    ZVpMR0!  
    ~V?O%1)k?\  
                                                                               Q3#- q> ;7  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: 2 [a#wz'  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 aG?ko*A;  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 cgsM]2ZYs  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 n.C.th >Y1  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 wKhuUZj{  
    OiX>^_iDt  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     RqW ZhHI1M  
    [7?K9r\#  
    实衍射透镜的参数设置 BQv+9(:fQB  
    S\GC^ FK  
     !v|j C  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 * B,D#;6  
    2%N$Y]  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 ahkSEE{  
    .ag4i;hS8  
    可用结构的高度计算(TEA) W-%oj.BMA  
    V\@h<%{^%7  
                                           l?~SH[V  
    衍射曲面高度结构定义为： 6\)61o_1|  
    $j^Jj  
                                                                                   &R/)#NAp  
    /hf}f=7kH  
    可选参数-分层水平                                                                                 L,.Ae i9  
    7]Y Le+Ds  
     m8H|cQ@Uu  
    p~I+ZYWF'  
    总结：真实衍射透镜计算方法 m/n_e g  
    XF(I$Mxl6  
    km'3[}8o&  
                                                                             tfj6#{M5  
    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： +Y,>ftN  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 !v^D}P 3Y  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 9 )u*IGj  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 JpE4 o2  
    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。  vrdlI^  
     .&.j?kb  
     
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