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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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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-06-29
    摘要 dca?(B!'6  
    l'"Ici#7Ls  
    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。 ;QQ/bM&I  
    EA<x$O  
    在哪里可以找到组件?       p+:MZP -%(  
    8s6^!e&  
                 !JPZ7_nn  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           g|x* sZR~Y  
    !l1jQq_mK  
    波前相位响应 OH vV_  
    h%U,g 9_  
     e|.a%,Dcy  
                                                                                 PKt;]T0  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 8?$XT  
    Kl*/{&,P  
    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)。 ~G8haN4  
    V(6Ql j7  
     $Q56~AP  
    （来自VirtualLab Fusion手册） 7u[$  
                                                                                     uS{WeL6%  
    理想衍射透镜的参数设置 ZG_iF#  
    42,K8  
                                                         6Zq7O\  
    EZ)GW%Bm2  
    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。 vOBXAF  
    F ss@/-  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 v'u}%FC  
    a |0f B4G  
    EdS7m,d  
                                                                               O|0}m  
    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: *uvE`4V^Jg  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 Hc-Ke1+  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 Cg%}=  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 2M?L++i  
    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。 _SQ0`=+  
    LKu ,H  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     fBct%M 3  
    p|'Rm ]&jb  
    实衍射透镜的参数设置 4>te>[  
    "l 1z@  
     JS0957K  
    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。 Hp-vBoEk  
    F;)qM|7  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 }1Km h]  
    ,IQ%7*f;O_  
    可用结构的高度计算(TEA) 2p8}6y:}7  
    l=^^l`  
                                           <~35tOpv  
    衍射曲面高度结构定义为： %jj\w>  
    jI,?*n<  
                                                                                   hquN+eIDH  
    SI/p8 ^  
    可选参数-分层水平                                                                                 , @dhJ8/  
    >&uR=Yd  
     $D(q  
    %scQP{%aD  
    总结：真实衍射透镜计算方法 <5sP%Fs)  
    f&`yiy_  
    pDG>9P#mO  
                                                                             Ky6 d{|H  
    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： lhduK4u  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 |FJc'&)J"  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 Yjp*T:6  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 6eAJ >9@x  
    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。 R'p- 4  
     #F6!x3Z  
     
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