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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 ZV`D} CQ  
    n'yC-;  
    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。 (C RY$+d  
    s\6kXR  
    在哪里可以找到组件?       yE(>R(^  
    F8J;L](Dq  
                 ^;b$`*M1  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           n y7 G  
    v(T;Y=&  
    波前相位响应 J1^6p*]GX  
    06 kjJ4  
     .~+I"V{y F  
                                                                                 Rl7V~dUY  
    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。 d3fF|Wp1  
    n1n1 }  
    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)。 >g ]S"ku|  
    3McBTa!  
     x:`]uOp  
    （来自VirtualLab Fusion手册） 2Rc'1sCth-  
                                                                                     Vj7(6'Hg  
    理想衍射透镜的参数设置 E-NuCP%|c  
    ;O*y$|+PA  
                                                         %t&5o>1C  
    ;&Q8xC2  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 2,c{Z$\kn  
    h2 2-v X  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 xF'9`y^]!@  
    FnN@W^/z  
    N#-P}\Q9  
                                                                               }LDH/# u  
    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: 28u)q2s^W|  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 (Yz EsY  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 #%4-zNS  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 f?wn;;z`  
    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。 n&Q{ [E  
    >5{Z'UWxh  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     Y%v?ROql  
    =@U~ sl [  
    实衍射透镜的参数设置 U[/k=}76  
     =,q,W$-  
     -hav/7g  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 \$Xo5f<  
    cD&53FPXC  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 'u }|~u?m  
    >=|Dir  
    可用结构的高度计算(TEA) b !FX]d1~k  
    WQ/H8rOs  
                                           S}Wj+H;  
    衍射曲面高度结构定义为： &n>\ +Q   
    COe"te  
                                                                                   0FrmZ$  
    _&TA|Da  
    可选参数-分层水平                                                                                 Zgt:ZO  
    /; ;_l2t  
     ?{W@TY@S  
    @^8tk3$ Y  
    总结：真实衍射透镜计算方法 zKr\S |yE  
    .CI { g2  
     VP H  
                                                                             :kUZNw'Bi  
    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： ?;pw*s1Atz  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 \_pP:e  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 YPQ&hEu0  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 LeBuPR$  
    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。 w=.w*?>  
     7iCH$}  
     
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