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    [技术]衍射透镜元件 [复制链接]

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    离线infotek
    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-08-08
    摘要 BJM.iXU)[  
    |=`~-i2W  
    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。 VF?<{F  
    "alyfyBu'M  
    在哪里可以找到组件?       c:<005\Bg  
    pTPi@SBaP{  
                 dQV;3^iUY  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           UNom-  
    b:l P%|7  
    波前相位响应 QdL`|  
    &PYK8}pBk3  
     r+":'/[x  
                                                                                 MZSy6v  
    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。 E"qRw_ ~t  
    FbS|~Rp~  
    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)。 f&BY/ n,  
    x=b7':nQ  
     Q=AavKn#  
    （来自VirtualLab Fusion手册） 'gC_)rK*  
                                                                                     bM{s T"  
    理想衍射透镜的参数设置 i BF|&h(\  
    9 Vkb>yFX'  
                                                         LhOa{1SY  
    n>ULRgiT:o  
    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。 o]yl ;I  
    F Sw\_[^CQ  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 piPR=B+  
    . $BUw  
    Qw-~>d  
                                                                               `o=q%$f#k~  
    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: 7 n8"/0kc:  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 b\yXbyjZ3.  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 >, F bX8Zz  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 z\K"Rg~J  
    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。 yXSFjcoB  
    Y$Z x,  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions      .E`\MtA  
    ~Sj9GxTe  
    实衍射透镜的参数设置 ,}3 'I [  
    hIy~B['  
     ~;l@|7wGz  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 :r{<zd>;  
    W>) M5t4i  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 )J2mM  
    t;W0"ci9  
    可用结构的高度计算(TEA) z@!`:'ak  
    ?zh9d%R  
                                           @.$|w>>T  
    衍射曲面高度结构定义为： /rWd=~[MO  
    b*a#<K$T_  
                                                                                   t^+ik1.  
     _zY# U9  
    可选参数-分层水平                                                                                 |2O]R s  
    bo2H]PL*  
     ns9U/ :L  
    Bmr>n6|  
    总结：真实衍射透镜计算方法 GWZ }7ake  
    dq(uVW^&ae  
    ff]6aR/ UQ  
                                                                             ;rF\kX&Jh  
    用傅里叶模态法/严格耦合波分析(FMM/RCWA)或薄元近似(TEA)的局部线性光栅近似(LLGA)来计算真实的衍射透镜表面。其步骤是： /s x@$cvW  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 |cK*~  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 MI/MhkS ?  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 PQy4{0 _  
    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。 cr%"$1sY;  
     
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