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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 4?s ~S. %  
    =5QP'Qt{O  
    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。 o;D[ F  
    l0%qj(4`6&  
    在哪里可以找到组件?       i& ,Wg8#R  
    !gm;g}]szG  
                 & &\HE7*  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           y:>'1"2`  
    B]xZ 4 Y  
    波前相位响应 -(Y(K!n  
    | ]DJz  
     }hPFd  
                                                                                 S3oSc<&2  
    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。 )`sEdVxbr  
    G?t<4MT v  
    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)。 }%;o#!<N(@  
    tAM t7p-  
     x?unE@?\S  
    （来自VirtualLab Fusion手册） r- :u*  
                                                                                     N7b+GqYpF>  
    理想衍射透镜的参数设置 v[O}~E7'  
    !&k}YF  
                                                         ^lp#j;Df  
    {"([p L  
    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。 G; *jL4  
    .P|_C.3- l  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 ^=lh|C\#  
    A=z+@b6  
    `~hB-Z5dI  
                                                                               g2&%bNQ-5  
    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: 1JFCYJy  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 v9<'nU WVR  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 :'pLuN  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。  )Uk!;b  
    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。 :=iP_*#  
    v%=@_`Ht  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     b85r=tm   
    m@z.H;  
    实衍射透镜的参数设置 _=wu>h&7  
    Lcx)wof  
     c89+}]mGq  
    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。 BXCB/:0  
    1j9R^  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 >+ P5Zm(_  
    / X #4  
    可用结构的高度计算(TEA) m!qbQMXn  
    nF Mc'm  
                                           ODbEL/  
    衍射曲面高度结构定义为： kT jx.  
    94>EA/+Ek  
                                                                                   gtV^6(Y  
    ^{IF2_h"  
    可选参数-分层水平                                                                                 tTMYqg zUk  
    \%qzTk.&r  
     AO R{Xm  
    8$+mST'4N  
    总结：真实衍射透镜计算方法 g p2S   
    wc%Wy|d  
    ~`uEZ  
                                                                             S^Lu RF]F  
    用傅里叶模态法/严格耦合波分析(FMM/RCWA)或薄元近似(TEA)的局部线性光栅近似(LLGA)来计算真实的衍射透镜表面。其步骤是： ,#u"$Hz8p  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 v/fo`]zP  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 a+U^mPe  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 A *$JF>`7  
    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。 _{]\} =@  
     S[2uez`  
     
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