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    讯技光电:VirtualLab Fusion独家供应商 微小光学与微透镜阵列 光学设计与光学元件 计算光学带来的成像革命
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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  4xnM7t\  
    h;`]rK;g  
    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。 sN9 SuQ  
    u|uPvbM  
    在哪里可以找到组件?       c&u~M=EW  
    UJ1Ecob  
                 /%5X:*:H  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           =EdLffU[J  
    BuIly&qbm<  
    波前相位响应 oCR-KR>{Q  
    ;,Q6AS!  
     !>gu#Q{\-  
                                                                                 _ ZC[h~9H  
    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。 6d# V  
    4> $weu^  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 Lyj0$wbH`  
    &0QtHcXpR  
     `1qM Sq  
    （来自VirtualLab Fusion手册） Gp5=cV'k  
                                                                                     ]eD5It\  
    理想衍射透镜的参数设置 of>"qrdZ  
    >djTJ>dl_u  
                                                         zMW[Xx!  
    GUqhm$6a  
    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。 N>'|fNx]  
    d:1TSJff%/  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 KD)+& 69  
    dLIZ)16&  
    + ZxG<1&  
                                                                               <4QOjW  
    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: #}U*gVYe  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 X`E3lgfqT  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 XP'7+/A  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 BO 3%p  
    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。 j,BiWgj$8  
    iQnIk| 8  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     }9,^=g-  
    _]~= Kjp  
    实衍射透镜的参数设置 (hv>vfY@  
    ;zc,vs  
     fR6.:7&  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 /"*eMe!=  
    |rg4 j  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 si|DxDx  
    b08s610fk  
    可用结构的高度计算(TEA) -g;cg7O#(  
    6 s$jt-bH  
                                           _RcFV  
    衍射曲面高度结构定义为： 0cxk)l%  
    ]sf1+3  
                                                                                   OKH4n/pq  
    ]J%p&y+6  
    可选参数-分层水平                                                                                 ZXR#t?D  
    klKd !  
     KNw{\Pz~w  
    vS$_H<;P  
    总结：真实衍射透镜计算方法 m)aNuQvy:Z  
    Bh\>2]~@a  
    S)h0@;q  
                                                                             P}kp_l27  
    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： WLe9m02r  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 8'Y7lOXS  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 ?t JyQT  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 JXBTd=r_oM  
    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。 RrPo89o  
     EGKj1_ml  
     
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