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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 ktEdbALK  
    G (Ky7S Z  
    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。 6g6BE^o\  
    &/\Q6$a  
    在哪里可以找到组件?       Kw/7X[|'G  
    oh?@[U  
                 be->ofUYgs  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           $'I-z.GV  
    UG~/   
    波前相位响应 ;A\SbLM  
    Yg~$1b@  
     ukInS:7  
                                                                                 W Z_yaG$U  
    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。 w4<n=k  
    F5+)=P#  
    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)。 VhfM j|  
    'ZiTjv ]  
     CAJ]@P#Xj+  
    （来自VirtualLab Fusion手册） ua8Burl7  
                                                                                     VfFXH,j  
    理想衍射透镜的参数设置 S.! n35  
    O8mmS!  
                                                         kGkfLY6B  
    0Mo?9??  
    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。 JNx;/6'd,  
    #Rj&PzBe  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 \'>ZU-V  
    #GVf+8"  
    G.B~n>}JU,  
                                                                               -~rZ| W~v  
    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: UVUoXv)N  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 "3Lq/mJYnZ  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 ~\yk{1S  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 4\pUA4  
    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=vh_NHj  
    0;/},B[A  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     ETMF.-P  
    7lH.>n  
    实衍射透镜的参数设置 [vNaX%o  
    /4 M~ 6LT`  
     U(~d^9/#  
    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。 ~2L]K4Z^  
    mh :eUFe  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 ?H0"*8C?Y  
    |.~0Ulk,  
    可用结构的高度计算(TEA) Xf/qUao  
    2l.qINyz  
                                           Ty5}5)CRZ  
    衍射曲面高度结构定义为： 8w\ZY>d   
    of<(4<T  
                                                                                   >&?k^nI}J  
    H]<@\g*l@P  
    可选参数-分层水平                                                                                 N_Q\+x}zq  
    3qVDHDQ?ZV  
     ?(2^lH~6h  
    9J(jbJ7p  
    总结：真实衍射透镜计算方法 D6NgdE7b  
    'g#EBy  
    6b7SA ,  
                                                                             U:+wt}-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： 0w9[Z  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 ZGgM- O1  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 3j} @}2D  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 gQ;1SY!  
    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。 Ef"M e(  
     56l1&hp8In  
     
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