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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 %E,s*=j  
    |-=^5q5  
    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。 `+{|k)2B  
    9Iy>oV  
    在哪里可以找到组件?       "=N[g  
    mi6<;N 2w|  
                 u6$fF=  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                            NDm3kMa  
    \k;*Ej~.  
    波前相位响应 ]FL=E3U  
    ;WWUxrWif  
     ku&IVr%  
                                                                                 Si.3Je[q  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 ZQZ>{K  
    ]|@RWzA  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 f@]4udc e  
    58ev (f  
     DgGGrV`  
    （来自VirtualLab Fusion手册） mtOCk 5E  
                                                                                     &Vd,{JU  
    理想衍射透镜的参数设置 +Gg6h=u  
    8%@7G*  
                                                         .r[kNh@ b%  
    !:'%'@uc  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 5~5d%C^3k  
    4U( W~O  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 h}nceH0s3d  
    {|9x*I  
    Wz`MEyj  
                                                                               NnRR"'  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: 3){ /u$iH.  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 M[g9D  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 Ml@,xJ/aia  
    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  
    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。 ]k-<[Z;I,  
    FZ)_WaqGf  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     MdV-;uf  
    4 Z.G  
    实衍射透镜的参数设置 8!(4;fN$j.  
    no~hYy W2  
     *G"L]Nq#  
    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。 FJ#:RC  
    5ztHar~f  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 zUF%`CR  
    5xtIez]x?  
    可用结构的高度计算(TEA) 2K0HN  
    aY&He~  
                                           (,z0V+ !  
    衍射曲面高度结构定义为： v!{mpF  
    $k5mI1~  
                                                                                   -HutEbkjx  
    yhhW4rz  
    可选参数-分层水平                                                                                 f?}~$agc  
    8FYcUvxfT  
     \D}K{P  
    MBXja#(k  
    总结：真实衍射透镜计算方法 2mg4*Ys  
    1iyd{r7|  
    %%5K%z,R#  
                                                                             O4H %x  
    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： _?$P?  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 1n|)05p  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 g b:)t }|  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 cyu)YxT  
    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。 .hd<,\nW  
     s wgn( -  
     
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