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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-06-29
    摘要 vD t? N9  
    g= 8e.Y*Fr  
    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。 ww,'n{_  
    g> f394j  
    在哪里可以找到组件?       KW\`&ki  
    zT"#9"["  
                 S0cO00_ob  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           tTal<4  
    M*%Z5,Tc  
    波前相位响应 v3Kqs:"\  
    Sr IynO  
     X +R_TC  
                                                                                 }dCnFZ{K3  
    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。 X*@S j;|m  
    |>)mYLN!y  
    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)。 T28#?Lp6]  
    RWYA`  
     &CgD smJo#  
    （来自VirtualLab Fusion手册） `KN{0<Ne  
                                                                                     PQ" Dl=,  
    理想衍射透镜的参数设置 fy5)Tih%.*  
    nm..$QL  
                                                         Rd/!CJ@g  
    S3w? X  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 +}]xuYzo  
    qW*)]s)z  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 gueCP+a_  
    pB`<4+"9  
    Zr3KzY9  
                                                                               ZC"p^~U_e[  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: ~9=g"v  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 t V</ x0#  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 J c*A\-qC.  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 S"*wP[d.9  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 >U z3F7nHi  
    0t8-oui  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     HzV3O-Qz]  
    'a}pWkLB  
    实衍射透镜的参数设置 {>#Ya;E  
    -4.+&'  
     +m_quQ/ys  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 t5S S]  
    6v-h!1p{u  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 [1Rs~T"  
    tG'c79D\  
    可用结构的高度计算(TEA) umY4tNe]$  
    5^qI6 U  
                                           GKX#-zsh79  
    衍射曲面高度结构定义为： kjH0u$n  
    C.eZcNJG  
                                                                                   z[th@!3  
    C 7v 8  
    可选参数-分层水平                                                                                 EyhQjs aT  
    P6 9S[aqW  
     ` 6PdMvF  
    b?z8Yp6  
    总结：真实衍射透镜计算方法 AyddkjX  
    opKtSF|)  
    WK-WA$7\  
                                                                             (sY?"(~j?T  
    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： 4q2aVm  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 BQsy)H`4E  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 YkTEAI|i  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 h-V5&em"_  
    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。 >Py=H+d!j  
     ^j@,N&W:lG  
     
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