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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 g|tnYN  
    xw(KSPN  
    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。 r'wam]1Z  
    kaQn'5  
    在哪里可以找到组件?       Z6\OkD  
    # kl?ww U  
                 rwGY)9 |  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           .YKqYN?y4  
    E#X(0(A)  
    波前相位响应 v@TP_Ka  
    6cQh8_/>{#  
     6|+I~zJ88  
                                                                                 _@wXh-nc  
    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。 IF YGl  
    AI}29L3C  
    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)。 | z=:D*uh~  
    eSHyA+ F  
     CKeT%3  
    （来自VirtualLab Fusion手册） *oqQ=#\  
                                                                                     9#L0Q%,*  
    理想衍射透镜的参数设置 }t#uSz^  
    @ eu4W^W  
                                                         {0 d/;  
    %/NB263Db  
    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。 GawQ~rD  
    ('QfB<4H1  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 A J<Sa=  
    `Nmw  
    6OuB}*  
                                                                               'F.Da#st!}  
    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: o<Hk/e~  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 {3cT\u  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 MgkeD  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 N K.]yw'  
    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。 IIcG+zwx  
    ;5QdT{$H  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     aGY R:jR$  
    31v0V:j  
    实衍射透镜的参数设置 @."_XL74  
    }xXUCU<  
     ^ur?da9z'  
    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。 L,6v!9@  
    ,xmmS\  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 9cQZ`Ex  
    Q |,(C0<G  
    可用结构的高度计算(TEA) r/o1a't;  
    "@uKe8r|y  
                                           KG7 ~)g  
    衍射曲面高度结构定义为： ObJgJr  
    r$<-2lW  
                                                                                   &p|+K XIf  
    L[;U Z)V@  
    可选参数-分层水平                                                                                 gD`|N@W$5  
    OI:G~Wg  
     #pDWwnP[rt  
    IL*Ghq{/  
    总结：真实衍射透镜计算方法 HoE@t-S  
    /o@6? UH  
    ;$=kfj9 :7  
                                                                             lsJl+%&8  
    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： S~L;oX?(!  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 ,i0Dw"/u  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 C]/]ot0%t  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 ^\o3V<  
    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。 ]=Im0s  
     $aIq>vJO9  
     
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