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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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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-06-29
    摘要 JGn@)!$+/  
    iFF/[P  
    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@C[9  
    To}L%)  
    在哪里可以找到组件?       /p<mD-:.M  
    IhM-a Y y5  
                 qlPjz*<h"H  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           eP &K]#  
    cn<9!2a  
    波前相位响应 Y91TF'  
    aZ5qq+1x  
     ~ZG>n{Q   
                                                                                 Kl(}s{YFn.  
    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~*Wr+pv  
    SK;f#quUQ  
    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)。 t^8#~o!%  
    |1J "r.K  
     D Sd 5?  
    （来自VirtualLab Fusion手册） g|)e3q{M  
                                                                                     {EW}Wd  
    理想衍射透镜的参数设置 \M:,Vg  
    Sl:\5]'yJ  
                                                         `dEWP;#cp  
    /Klwh1E  
    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。 $N,9 e  
    bTO$B2eh|  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 ~+l%}4RZ  
    xS,):R  
     ynZ!  
                                                                               q?} G?n 4  
    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: uBl&|yvxB  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 3AWB Y .  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 *eUL1m8Y  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 )byQ=-< 1  
    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。 {sX*SbJt  
    G<Lm}  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     [C771~BL>  
    Bfi9%:eG  
    实衍射透镜的参数设置 FuEHO6nx  
    s15f <sp  
     -7=pb#y  
    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。 eHqf3f   
    Kh$L~4l  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 bpUN8BI[T  
    <6v7_  
    可用结构的高度计算(TEA) `f6Qd2\  
    QXXcJc~  
                                           *D4H;P#  
    衍射曲面高度结构定义为： y)s/\l&  
    jLb3{}0  
                                                                                   "_H&p  
    {W `/KU?u  
    可选参数-分层水平                                                                                 m#8}!u&  
    2cy{d|c  
     =1\ 'xz}p?  
    !Y\hF|[z  
    总结：真实衍射透镜计算方法 r>z8DX@  
    Ty@&s 58a  
    ef!I |.FW  
                                                                             |d{(&s}  
    用傅里叶模态法/严格耦合波分析(FMM/RCWA)或薄元近似(TEA)的局部线性光栅近似(LLGA)来计算真实的衍射透镜表面。其步骤是： T}u'  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 >"`:w  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 {/n$Y|TIQt  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 c-M&cU+=L  
    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。 9^c_^-8n<}  
     \7og&j-h  
     
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