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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 ixw3Z D(>+  
    iP~5=  
    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。 bA@!0,m  
    '~VKH}b  
    在哪里可以找到组件?       "2i{ L '  
    2^bq4c4J  
                 ,fpu@@2  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                            Mhm3u  
    j5|_SQOmt  
    波前相位响应 $]%;u: Sa  
    aA-A>z  
     68Vn]mr#  
                                                                                 GRB/N1=  
    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。 @v ss:'l  
    -X'HZ\)  
    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)。 ,G!M?@Q  
    ,3.E]_3 xX  
     ]iRE^o6  
    （来自VirtualLab Fusion手册） =SB#rCH  
                                                                                     nW3-)Q89  
    理想衍射透镜的参数设置 ^ ~:f02[D  
    ;gY W!rM  
                                                         NKvBNf|D  
    b4Br!PL@G  
    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。 K:Wxx "  
    yQ}$G ,x  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 mM!'~{r[-  
    Y;8Ys&/t  
    "=@b>d6U+  
                                                                               PEac0rSW  
    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: ]|it&4l  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 E0'+]"B  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 I@+h| n  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 R  5-q{  
    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。 a|SgGtBtT4  
    >G$8\&]j  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     "+/%s#&  
    MP(R2y  
    实衍射透镜的参数设置 hEi]-N\X  
    1 0lvhzU  
     0vuL(W8)  
    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。 }l~|c{WH`  
    _ui03veA1  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 lYmqFd~p  
    e:fp8 k<  
    可用结构的高度计算(TEA) lT#&\JQ  
    \ T/i]z  
                                           WSi`)@.X O  
    衍射曲面高度结构定义为： |t+M/C0y/  
    ( NWT/yBx  
                                                                                   bO 2>ced  
    fftFNHP  
    可选参数-分层水平                                                                                 Zt4g G KG  
    u\wdb^8ds  
     <f.*=/]W2  
    "RMBV}<T  
    总结：真实衍射透镜计算方法 "[2CV!_  
    $R(?@B(  
    Z>gxECi  
                                                                             +KgoLa  
    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： SF$7WG3Q  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 T6m#sVq  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 L9Sd4L_e  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 [ -"o5!0<  
    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。 d~F`q7F'?]  
     %a=K:" oU[  
     
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