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    [技术]衍射透镜元件 [复制链接]

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    在线infotek
    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 *cb D&R\  
    _z_3%N  
    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。 wKeSPs{x  
    :*w:eKk  
    在哪里可以找到组件?       |n-a\  
    7kWZMi  
                 eF gb6dSh  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           F(J!dG5#  
    l yLK$B?/  
    波前相位响应 2C 8L\  
    tZc.%TU  
     +2_6C;_DX  
                                                                                 6{F S /+  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 iA{chQBr  
    )oz-<zW  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 .-1{,o/&Q  
    6m;wO r  
     EcS-tE 4%  
    （来自VirtualLab Fusion手册） ZCOuv6V+  
                                                                                     *Tlws  
    理想衍射透镜的参数设置 6lH>600]u  
    a_#eGe>  
                                                         &&QDEDszp  
    Af! W K=  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 2Yg[8Tm#  
    _`Yvfz3  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 s'fcAh,c6  
    (/rIodHJO  
    ~)\1g0  
                                                                               e[VJ0 A=  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: L^ jC& dF  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 ;r@R (Squ  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 3Jk?)D y  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 BX)cV  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 dQ2i{A"BKz  
    x.4)p6  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     4@V<Suw  
    Ivgwm6M  
    实衍射透镜的参数设置 `efH(  
    + 1%^c(3  
     HDXjH|of  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 6;=wuoJi  
    ^ {]sD}Q"  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 KX`nHu;  
    ~Sem_U`G  
    可用结构的高度计算(TEA) {CyPcD'$s  
    gu%'M:Xe  
                                           8@C|exAD`  
    衍射曲面高度结构定义为： r3bvuq,6$  
    f`";Q/rG  
                                                                                   +M%2m3.Jo  
    kGTc~p(  
    可选参数-分层水平                                                                                 x jUH<LFxy  
    "OAZ<  
     `\FjO"  
    8LM1oal}  
    总结：真实衍射透镜计算方法 !iz vY  
    n[w,x;  
    TXOW/{B  
                                                                             1R~WY'Ed  
    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： OU3+SYM  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 r`"#c7)  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 2B?i2[a,  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 q>oH(A  
    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。 `j"G=%e3.  
     7;-i_&vws  
     
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