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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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    光币
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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 fU~>A-P  
    ]zVe%Wa  
    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。 m,e1:Nk<  
    {: EQ  
    在哪里可以找到组件?       Y=/3_[G   
    M3 8,SH<  
                 &G55<tRE  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           WPyd ^Y<  
    <R~(6krJwZ  
    波前相位响应 6X5m1+ Oi^  
    nLkC-+$tM  
     ^sH1YE}0  
                                                                                 :i*JlKHJ d  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。  ]\P  
    a(Z" }m  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 'rf='Y  
    N|q:wyS|  
     cZL"e  
    （来自VirtualLab Fusion手册） DC*|tHl  
                                                                                     ]8YHA}P  
    理想衍射透镜的参数设置 ' 7>}I{Lq  
    LnZz=  
                                                         ~PuPY:"  
    KnZm(c9+  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 wSIt"g,%  
    aI|)m8 >)X  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 0y'34}  
    w _eu@R:u@  
    /]]\jj#^  
                                                                               Tjure]wQz  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: OY~5o&Oa  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 7+T\  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 snj4MA@I]  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 y9\s[}c_  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 U$VTk  
    ?h>mrj  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     !0Xes0gK0  
    \/K>Iv'$  
    实衍射透镜的参数设置 ~`tc|Zu  
    ? dSrY  
     zZ-e2)1v  
    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。 &;9<a^td  
    lu-VBVwR  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 [Z Ea3/  
    ,\}V.:THF  
    可用结构的高度计算(TEA) !;CY @=  
    $BH0W{S  
                                           `p1`Sxz?  
    衍射曲面高度结构定义为： #C%<g:F8  
    L1)?5D  
                                                                                   =K8`[iH  
    '{( n1es  
    可选参数-分层水平                                                                                 [+GQ3Z\  
    >47,Hq:2  
     NX)7g}S  
    E?Q=#+}U  
    总结：真实衍射透镜计算方法 NqqLRgMOR'  
    V=(4 c  
    Bfw>2  
                                                                             oF ,8j1  
    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： HTx7._b  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 j?z(fs-  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 !JYDg  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 9@D,ZSi  
    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。 B u4N~0  
     sMO3eNLn  
     
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