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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 wJ}8y4O!N  
    'D bHXS7N  
    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。 [T|~K h%#  
    Hd:ZE::Q'#  
    在哪里可以找到组件?       l"Css~^  
    *\>7@r[%5  
                 A-<qr6q  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           R] dB Uu  
     `@p*1  
    波前相位响应 E5rNC/Ul$$  
    g7F>o76M  
     {974m` 5  
                                                                                 84k;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。 sXFD]cF  
    OG.`\G|  
    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)。 p|Ln;aYc  
    NXV%j},>  
     y ^YrGz.  
    （来自VirtualLab Fusion手册） Z?~7#F~Z`  
                                                                                     g+f{I'j  
    理想衍射透镜的参数设置 sx9 N8T3n  
    (C!fIRY  
                                                         {W-PYHZ;  
    e= '3gzz  
    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。 tqHXzmsjW  
    7 >.^GD  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 )2a!EEHz  
    DQ,QyV  
    #xO`k1W.  
                                                                               4m~\S)ad  
    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: 8!1o,=I$  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 1vobfZ-w9  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 ALFw[1X  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 RvVnVcn^#  
    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。 xH92=t-w  
    A/'G.H  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     -wY6da*.W  
    ct/I85c@P  
    实衍射透镜的参数设置 __zsrIUJ  
    R (6Jvub"I  
     *? c~7ru  
    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。 xa K:@/  
    *FO']D  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 &4 ]%&mX)-  
    B64%| S  
    可用结构的高度计算(TEA) Y#uf 2>J  
    \"n&|_SZ\  
                                           5t0$nKah]  
    衍射曲面高度结构定义为： }=wSfr9g  
    o'W &gkb9  
                                                                                   8,%y`tUn>u  
    q+SDJ?v  
    可选参数-分层水平                                                                                 %e3lb<sv6  
    JBuorc  
     iE$0-Qe[3  
    B [03,zVf  
    总结：真实衍射透镜计算方法 ~fr1O`8  
    bvAO(`  
    P4s:wuJ^  
                                                                             B~z& "`  
    用傅里叶模态法/严格耦合波分析(FMM/RCWA)或薄元近似(TEA)的局部线性光栅近似(LLGA)来计算真实的衍射透镜表面。其步骤是： .NZ_dz$c  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 D`Fl*Wc4H  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 G3KiU($V  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 YckexfL  
    4. 对于真实的衍射透镜，VirtualLab Fusion会自动在FMM/RCWA和TEA之间进行选择。如果本地光栅周期大于波长的5倍，则使用TEA。否则，将使用FMM/RCWA对实际结构进行建模。 tk~7>S  
     R9{6$djq\:  
     
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