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    讯技光电:VirtualLab Fusion独家供应商 微小光学与微透镜阵列 光学设计与光学元件 计算光学带来的成像革命
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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 C\7qAR\  
    u1y c  
    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。 GgH=w`;_  
    =G*rfV@__V  
    在哪里可以找到组件?       &6/# O  
    N|eus3\E  
                 !+T9NqDv[  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           C& 0iWY\a  
    |F36^  
    波前相位响应 {z?e<  
    pg69mKZ$  
     <`EZ^S L;  
                                                                                 ^{8r(1,  
    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。 T78`~-D4<  
    jGM~(;iw6i  
    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)。 e:IUO1#  
    fZ6lnZ  
     )*N]Q  
    （来自VirtualLab Fusion手册） [3++Q-rR=  
                                                                                     #SQao;>  
    理想衍射透镜的参数设置 n~ \"W  
    Y5fwmH,a-  
                                                         ev>gh0  
    5nIm7vlQm  
    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。 HK>!%t0S  
    79<{cexP  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 [QA@XBy6  
    xZt]s3?  
    )sG`sET]`f  
                                                                               hKb-l`KO  
    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: ']1j M n  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 m sS5"Qr  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 g"|QI=&_J  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 KumbG>O  
    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。 qve2?,i8hM  
    Ia:n<sZU  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     kpi)uGvGUA  
    g*Nc+W](P>  
    实衍射透镜的参数设置 tF SO"  
    hdtb.u~  
     U<fe 'd  
    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。 A:F*Y%ZW  
    jdV  E/5  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 ^2OBc  
    m\|I.BUG  
    可用结构的高度计算(TEA) vMKmHq  
    &; 5QB  
                                           PiXegh WH  
    衍射曲面高度结构定义为： }X94M7+->  
    OOS(YP@b  
                                                                                   x2+%.$'  
    NxVqV5 '  
    可选参数-分层水平                                                                                 1pogk0h.:  
    )~;=0O |X  
     a5C%OI<  
    fb[f >1|  
    总结：真实衍射透镜计算方法 c.m8~@O5+  
    a+ZP]3@ 7  
    %CJgJ,pk>  
                                                                             =Y>_b 2  
    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： ~{'.9  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 #p}I 84Q  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 3{ i'8  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 #DpDmMP9R3  
    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。 J2 {?P cs  
     R"#DR^.;  
     
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