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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 &#9HV  
    n" vO?8Sx  
    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。 \_)mWK,h  
    q AsTiT6r  
    在哪里可以找到组件?       x4`|[  
    oHF,k  
                 a4]=4[(iu>  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           >#`{(^  
    yb\!4ml  
    波前相位响应 %wGQu;re  
    #wGOlW;R  
     M(ie1Ju  
                                                                                 6kONuG7Yv  
    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。 a,:Nlr3  
    /<J5?H  
    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)。 Smd83W&  
    Bi0&F1ZC!  
     VK|$SY(  
    （来自VirtualLab Fusion手册） Ng*O/g`%L  
                                                                                     X1Kze  
    理想衍射透镜的参数设置 :Yi 4Ia  
    L f;Uv[^c  
                                                         jz I,B  
    JP]-a!5Ru  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 aOEW$%  
    [h.i,%Ua"P  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 |KSoS#Y  
    99[v/L>F  
    #BIY[{!  
                                                                               /vqsp0e"H  
    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: vfh\X1Ui}  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 ~-A"M_n ?  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 9"dZ4{\!  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 hgdr\ F  
    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。 kP&Ekjt@  
    G%%5lw!y'  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     rWp+kV[Ec>  
    zbDK$g6  
    实衍射透镜的参数设置 |W SvAM3  
    irn }.e  
     y*lAmO  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 2'?C  
    NDG?X s [2  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 (>-(~7PR  
    nwJc%0  
    可用结构的高度计算(TEA) UFj/Y;  
    Rts}y:44  
                                           G+ NTn\  
    衍射曲面高度结构定义为： K` <`l  
    _2xYDi  
                                                                                   T>v`UN Bl]  
    k-$J #  
    可选参数-分层水平                                                                                 ^!K 8nW{*  
    l^v,X%{Iz  
     ^C{?LH/2  
    A$]#f  
    总结：真实衍射透镜计算方法 q94*2@KV  
    ,u   
    U5j0i]  
                                                                             B_0]$D0 ^  
    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： S{~j5tQv^q  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 :;o?d&C  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 :a M@"#F  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 $# b  
    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。 2/l4,x  
     AKAxfnaR  
     
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