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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-06-29
    摘要 AY! zXJ_$  
    ?V7[,I1?  
    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。 pw(`+x]  
    T /] ayc:  
    在哪里可以找到组件?       z<AQ;b  
    *b.>pY?2|  
                 ]B5\S  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           o +aB[+  
    wx57dm+  
    波前相位响应 /&kTVuN"(  
    <|m"Q!f  
     Y-,#3%bT;;  
                                                                                 wvUph[j}J  
    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。 e7hPIG  
    y ruN5  
    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)。 Q |l93Rb`  
    xQmk2S` y  
     wI`uAZ="  
    （来自VirtualLab Fusion手册） Ebq5P$  
                                                                                     nQ/ha9v=n  
    理想衍射透镜的参数设置 y"){?  
    `NGCUGQ_7  
                                                         k@wT,?kD  
    my04>6j0  
    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。 YemOP9  
    J@R+t6$3O  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 @l@lE0  
    z:fd'NC  
    >i=O =w  
                                                                                nbOMtK  
    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: >iG`  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 *Qyw _Q  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 3Um\?fj>}(  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 C6/,-?%)  
    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。 2&=;$2?}  
    "3\)@  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     ]cA){^.Jz  
    b"f4}b  
    实衍射透镜的参数设置 b$B5sKQ  
    \!631FcQ   
     35c9c(A  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 6*]Kow?  
    zlXkD~GV  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 jo"[$%0`  
    s2d;601*b  
    可用结构的高度计算(TEA) np)-Yzr  
    #b{otc)  
                                           .JH3,L"S^  
    衍射曲面高度结构定义为： a?D\H5TF-  
    Z9!goI  
                                                                                   0"<g g5  
    *emUQ/uvf  
    可选参数-分层水平                                                                                 S'?XI@t[  
    Fmsg*s7w  
     fTH?t_e  
    #xts*{u-#  
    总结：真实衍射透镜计算方法 x9@%L{*  
    4RdpROK  
    IOfo]p-  
                                                                             v3~,1)#aI  
    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： z3a te^PJF  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 tfdP#1E  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 nYE_WXY3V  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 ;jnnCXp>  
    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。 h`5au<h<  
     Ujw ^j  
     
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