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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 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-06-29
    摘要 %t\`20-1<  
    hSD)|  
    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。 0=s+bo1  
    r&\}E+  
    在哪里可以找到组件?       ^n<p#0)+a  
    ;sa-Bh=j^  
                 B{|P}fN5}  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           6kjBd3  
    U$pHfNTH  
    波前相位响应 ?/{ qRz'C<  
    A{;b^ IK  
     /wCeeG,<  
                                                                                 /PIU@$DV  
    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。 8@/]ki `>  
    Gz!72H  
    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)。 B\}E v&  
    9\Mesf1$o  
     tZ=BK:39\  
    （来自VirtualLab Fusion手册） gW6lMyiLb  
                                                                                     d?&?$qf[  
    理想衍射透镜的参数设置 sj`9O-?49  
    \x x<\8Qr_  
                                                         c?eV8h1G  
    ;oULtQ  
    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。 m5zP|s1`['  
    mb?DnP,z  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 :H\6wJ  
    _hMVv&$  
    Tc\^=e^N?  
                                                                               ?i(Tc!  
    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: t3Q;1#Zf  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 2X)E3V/*  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 F)_Rs5V:(  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 *H&a_s/{Nb  
    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。 =o_d2 Ak  
    IVkKmO(qO  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     dlK#V)  
    Roy`HU ;0a  
    实衍射透镜的参数设置 !V@Y \M d  
    bg_Zf7{  
     0} liK  
    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。 KL.{)bi  
    5]p>& |Ud  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 .rG Rdb  
    M5exo   
    可用结构的高度计算(TEA) F^T7u?^)  
    m2{z  
                                           Ps<)?q6(  
    衍射曲面高度结构定义为： Y: KB"H  
    .(CzsupY_q  
                                                                                   I LF"m;  
    )Ah  
    可选参数-分层水平                                                                                 52l|  
    _ZzPy;[i?  
     +VDl"Hx  
    fPK|Nw]b  
    总结：真实衍射透镜计算方法 WU#bA|Cf  
    #B`"B  
    s4MP!n?gB  
                                                                             {E6b/G?Q  
    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：  wx o(  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 n?Gm 5##  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 A[ /0on5r  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 yql+N[  
    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。 yW|yZ(7  
     XV%L6x  
     
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