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摘要
C\7qAR\ u1yc 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。 GgH=w`;_ =G*rfV@__V 在哪里可以找到组件? &6/#
O N|eus3\E
!+T9NqDv[ 衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。 C& 0iWY\a |F36^ 波前相位响应 {z?e< pg69mKZ$
<`EZ^S L; ^{8r(1, 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。 T78`~-D4< jGM~(;iw6i 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)。 e:IUO1# fZ6lnZ
)*N]Q (来自VirtualLab Fusion手册) [3++Q-rR= #SQao;> 理想衍射透镜的参数设置 n~\"W Y5fwmH,a-
ev>gh0 5nIm7vlQm 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。 HK>!%t0S 79<{cexP 总结:理想衍射透镜的计算方法 [QA@XBy6 xZt] s3?
)sG`sET]`f hKb-l`KO 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: ']1j Mn 1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 msS5"Qr 2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 g"|QI=&_J 3. 用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 KumbG>O 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。 qve2?,i8hM Ia:n<sZU 更多的信息:Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions kpi)uGvGUA g*Nc+W](P> 实衍射透镜的参数设置 tF SO " hdtb.u~
U<fe 'd 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。 A:F*Y%ZW jdV E/5 也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 ^2OBc m\|I.BUG 可用结构的高度计算(TEA) vMKmHq &;5QB
PiXegh WH 衍射曲面高度结构定义为: }X94M7+-> OOS(YP@b x2+%.$' NxVqV5' 可选参数-分层水平 1pogk0h.: )~;= 0O |X
a5C% OI< fb[f >1| 总结:真实衍射透镜计算方法 c.m8~@O5+ a+ZP]3@
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2 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: ~{'.9 1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 #p}I 84Q 2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 3{ i'8 3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 #DpDmMP9R3 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。 J2 {?P
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