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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 b* Ny  
    #U45;idp  
    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。 #-$\f(+<  
    dzJ\+ @4  
    在哪里可以找到组件?       [SGt ~bRJ  
    !T;*F%G9  
                 4|*b{Ni  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           0!X;C!v;  
    7KIOI,qb6  
    波前相位响应 !R*%F  
    "^E/N},%u5  
     6(Za}H  
                                                                                 7 j$ |fS  
    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。 <Wc98m  
    F[PIo7?K  
    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)。 EQZu-S`kv  
    P'f0KZL;  
     Tdtn-  
    （来自VirtualLab Fusion手册） i(DoAfYf/q  
                                                                                     `L p3snS  
    理想衍射透镜的参数设置 ~Wy&xs ZH  
    Trd/\tX#v&  
                                                         C@+"d3  
    )9'eckt  
    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。 Kq!E<|yM  
    8 tq6.%\  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 ;%"YA  
    &atT7m  
    *zoAD|0N  
                                                                               wn*<.s  
    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: P|}~=2J  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 )o!y7MTl  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 ,4dES|)sP  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 MQ;c'?!5[!  
    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。 `L<f15][  
    L~e\uP  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     xK4b(KJj  
    P(?i>F7s  
    实衍射透镜的参数设置 9^l[d<  
    j" wX7  
     H':dLR  
    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。 VYw vT0  
    J }izTI  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 x`N _tWZ  
    6GVj13Nr  
    可用结构的高度计算(TEA) |k5uVhN  
    zA+&V7bvy  
                                           ' k~'aZ  
    衍射曲面高度结构定义为： Qx,?v|Xg  
    2`4'Y.Qf  
                                                                                   gs;3NW  
    cU}j Whu  
    可选参数-分层水平                                                                                 0gY,[aQ2  
    n]&/?6}  
     C6Qnn@waYb  
    B ;Zsp  
    总结：真实衍射透镜计算方法 s_Y1rD*B  
    9( ;lcOz  
    v=Ep  
                                                                             @l3L_;6a  
    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： y- S]\tu  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。  _Y@'<S.  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 [ bv>(a_,  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 ,aI 6P-  
    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。 jJ% *hDZ6t  
     e6s-;  
     
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