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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 ^(vs.U^U<  
    :Av#j@#  
    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。 Sdt`i  
    A mNW0.}  
    在哪里可以找到组件?       pR(jglm7-  
    '*5i)^  
                 -I8=T]_D  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           _P0T)-X\(  
    YB(Q\hT~\;  
    波前相位响应 d:BG#\e]v  
    coW:DFX  
     B8": 2HrW$  
                                                                                 (gP)%  
    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。 ;j[>9g  
    s/$?^qtyC  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 llcb~  
    )'l:K.F  
     o /j*d3  
    （来自VirtualLab Fusion手册） 63\/ * NNB  
                                                                                     &e @2  
    理想衍射透镜的参数设置 \MyLc/Gh5  
    J]{QB^?  
                                                         ;Lc Z`1  
    ,:%CB"J  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 ]A~WIF  
    t{xf:~B  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 rDm~h~u5  
    ^E;kgED5  
    K"|l@Q[  
                                                                               S\:P-&dC  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下:  _zY# U9  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 aI P  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 .~~nUu+M  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 4ezEW|S  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 -`'I{g&A  
    e7 ^mmm  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     aS{|uE]  
    BmbyH{4  
    实衍射透镜的参数设置 ]~9t Y n  
    kZR8a(4D  
     O#ai)e_uQk  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 ck: T,F{}  
    6n,i0W  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 @5N]ZQ9  
    \y97W&AN  
    可用结构的高度计算(TEA) /s x@$cvW  
    |cK*~  
                                           MI/MhkS ?  
    衍射曲面高度结构定义为： PQy4{0 _  
    cr%"$1sY;  
                                                                                   z06r6  
    /Lfm&;  
    可选参数-分层水平                                                                                 uZNTHD  
    v\c>b:AofD  
     %'b M){  
    ~-ia+A6GIV  
    总结：真实衍射透镜计算方法 <CS(c|7  
    YN/|$sMD|  
    L uq#9(P  
                                                                             I3a NFa}  
    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： &TUWW/?T  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 Y\D!/T  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 H3z: ZTI  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 ;y,5k?  
    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。 HJ9Kz^TnC  
     *w|:~g  
     
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