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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: 2024-08-08
    摘要 -h9#G{2W[  
    z_)`g`($  
    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。 9%TT> 2#  
    pDhY%w#  
    在哪里可以找到组件?       ]|BojSL_  
    C@)pmSQ  
                 8|vld3;  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           !c_u-&b)  
    y1Z1=U*!  
    波前相位响应 '{^8_k\}B  
    z"av|(?d  
     :tlE`BIp  
                                                                                 k1wr/G'H[  
    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。 a],h<wGEx  
    . z].:$J&  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 X4 Y  
    %ph"PR/t?  
     NE[y|/  
    （来自VirtualLab Fusion手册） \AJS,QD  
                                                                                     ]F_r6*<  
    理想衍射透镜的参数设置 Q(blW  
    iRouLd  
                                                         aYBTrOdz  
    <hMtE/05B  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 /THNP 8.  
    v<+4BjV!J}  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 . o"<N  
    %2zas(b9j  
    A8mlw#`E8b  
                                                                               @bY?$fj_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: # hZQ>zcF  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 .5^a;`-+  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 3~:0?Zuq  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 4y1>  
    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。 ])S$x{.g  
    G#'Q~N  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     +>u>`|  
    $59nu7yr  
    实衍射透镜的参数设置 KZW'O b>[  
    hXPocP  
     d<_NB]V&F  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 yqYhe-"  
    n{L:MT9TD  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 `i9N )3 X  
    @kz!{g]Sn  
    可用结构的高度计算(TEA) sK`< kbj  
    0K/G&c?;=  
                                           b h*^{  
    衍射曲面高度结构定义为： @~s~/[  
    z'T=]- D  
                                                                                   V0s,f .a  
    U>in2u 9  
    可选参数-分层水平                                                                                 !5? m  
    487YaioB$  
     8.[&wy U  
    ' *}^@[&  
    总结：真实衍射透镜计算方法 2+,5p  
    u]P03B  
    _yNT=#/  
                                                                             luibB&p1  
    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： m$,cH>E  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 Ut]2`8-  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 sRi?]9JIl  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 TF%3uH  
    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。 oPCrD.s  
     
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