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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 FRFAWK<  
    xV#a(>-4  
    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。 L]d@D0.Z  
    f_ztnRw  
    在哪里可以找到组件?       }4SSo)Uv/  
    G%!\ p:w  
                 8%<`$`FyU  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           |*KS<iHr%  
    / w M  
    波前相位响应 DYlvxF`  
    0j(jJAE.  
     ulf/C%t,R  
                                                                                 >&QH{!(  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 t i^v%+r1  
    *W12Rb2  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 ]M;6o@hq  
    UglG!1L  
     hF"g 91P  
    （来自VirtualLab Fusion手册） b$O_L4CP  
                                                                                     UMuuf6  
    理想衍射透镜的参数设置 eJw="  
    uxyTu2L7  
                                                         S9R]Zl7{-  
    Ia`JIc^e  
    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。 *xg`Kwl5Kl  
    |90 +)/$4  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 1/ pA/UVO  
    JhCkkw  
    &3Z. #*  
                                                                               H:-A; f!Z  
    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: (\t_Hs::a  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 P5>5ps"iU  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 yW^IN8fm  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 qmA2bw]  
    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。 oD#>8Aws  
    /;&+ < }  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     U`8 |9v  
    E0 eQ9BXh  
    实衍射透镜的参数设置 ouVjZF@kS  
    #RM3^]h  
     rS )b1nPA  
    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。 j;20JA/b  
    {kPe#n>xT  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 eh:}X}c=J]  
    ~r^5-\[hZ  
    可用结构的高度计算(TEA) ) wY!/&  
    Sf&?3a+f  
                                           Vp $wHB&  
    衍射曲面高度结构定义为： tB7K&ssi  
    /Pn.)Lxfl  
                                                                                   l>D-Aan  
    -nk#d%a\  
    可选参数-分层水平                                                                                 p x|>v8  
    !ml_S)  
     ~#"7,rQp  
    ')5L_$  
    总结：真实衍射透镜计算方法 R+E_#lP_$  
    'sRg4?PT  
    YxEbg(Y  
                                                                             x(9; !4O>  
    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： Ty3CBR{6  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 LiZdRr  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 LgP>u?]n  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 `M?v!]o  
    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。 }2ql?K  
     W""*hJ  
     
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