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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 &(A#F[ =0  
    T^(W _S  
    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。 8'jt59/f  
    ) $b F*  
    在哪里可以找到组件?       u!5q)>Wt(  
    MP)Prl>  
                 x,.=VB  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           ..X_nF  
    7QNx*8p  
    波前相位响应 Q;w [o  
    DXI4DM"15I  
     !Q15qvRS  
                                                                                 l`ZL^uT  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 A|S)cr8z  
    T3@2e0u )  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 @#OL{yMy  
    eZqEFMBTm  
     vt2. i$u  
    （来自VirtualLab Fusion手册） OKlR`Vaty  
                                                                                     lZL+j6Q  
    理想衍射透镜的参数设置 (${ #l  
    \t&! &R#  
                                                         ndzADVP  
    `;+x\0@<  
    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。 UMe?nAC  
    I9qFXvqL  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 /MY's&D(  
    L"vrX  
    v_EgY2l(  
                                                                               i.uyfV&F  
    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: {VW\EOPV~  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 D]fuX|f~ul  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 W&)f#/M8  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 q,L>PN+W  
    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。 i0K 2#}=^  
    Tp?IK_  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     $<nRW*d  
    VsL,t\67  
    实衍射透镜的参数设置 jI7 x<=  
    cB){b'WJ  
     :ig=zETM  
    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。 t!Cz;ajNi  
    #%@bZ f  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 JAd .\2%Y  
    `e<IO_cg  
    可用结构的高度计算(TEA) \tYImh  
    P"^Yx8L#  
                                           kD)31P  
    衍射曲面高度结构定义为： UTh2? Rh/  
    wg%Z  
                                                                                   #%k_V+o3  
    2=fM\G  
    可选参数-分层水平                                                                                 DdI%TU K,  
    f&4+-w.:V|  
     jn|NrvrX  
    >^Wpc  
    总结：真实衍射透镜计算方法 'Xwv,  
    0.x+ H9z  
    = K}Pfh  
                                                                             #1E4 R}B  
    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： 'RKpMdoz  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 8xAIn>,_  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 >;,23X  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 / ^d9At614  
    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。 A?#i{R  
     4AJT)I.  
     
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