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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 *j8w" 4  
    B7va#'ne4{  
    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。 Dr<%Lr  
    |(Io(e  
    在哪里可以找到组件?       _/7[=e}y  
    *9*6n\~aI  
                 @zSoPDYv,  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           LKztGfy  
     Ws}u4t  
    波前相位响应 DH @*Oz-  
    o KX!{  
     ( ]'4_~e  
                                                                                 zaR~fO  
    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。 j @sd x)1+  
    /\h&t6B1  
    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)。 lLo FM  
    Eo)n( Z9  
     #>[+6y]U!  
    （来自VirtualLab Fusion手册） h?fv:^vSi  
                                                                                     no^I![_M  
    理想衍射透镜的参数设置 \/lH]u\x  
    Wv$e/N`l  
                                                         ( 8k3z`  
    ytr~} M%  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 AgO:"'c  
    TE^BfAw@  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 <eb>/ D  
    @I #@%"AW  
    EVrOu""  
                                                                               DYbkw4Z,  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: O>)8< yi$  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 i$"B  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 !Vv$  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 y~Sh|2x8v  
    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。 $nBzYRc"3  
    {>>f5o 3  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     XEY((VL0  
    \"5%w *vl  
    实衍射透镜的参数设置 oF)+f4  
    |Zncr9b  
     T'0Ot3m`  
    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。 s 3Y \,9\  
    &-s!ko4z  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 q/<.^X  
    B7_:,R.l  
    可用结构的高度计算(TEA) '72ZLdi}-  
    2Pasmh  
                                           ?UQE;0 B  
    衍射曲面高度结构定义为： \P+lb-~\"  
    )!e-5O49r  
                                                                                   {pm>F}Cwy  
    +mYD DlvI  
    可选参数-分层水平                                                                                 O83vPK 3  
    G}AfCd4  
     cdf8YN0!  
    e:6R+8s2  
    总结：真实衍射透镜计算方法 RWz^ MV5K  
    $+R0RqV$V~  
    Ik(TII_  
                                                                             0r.*7aXu  
    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： J}nE,U2  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 9#@dQ/*  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 W{?7Pn?1`  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 t%/Y^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。 MX xRM~  
     1wi{lJaz  
     
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