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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: 2024-08-08
    摘要 piO+K!C0n:  
    `"m"qUd  
    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。 \1RQ),5 %]  
    ~?aq=T  
    在哪里可以找到组件?       <W vuW6  
    Y[;Pl$  
                 `4Z#/g  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           -(>x@];r0  
    IgC)YIhd  
    波前相位响应 hE!3kaS  
    C4Q ^WU+$j  
     N7Z&_$Bx  
                                                                                 +=MO6}5T  
    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。 "G|Gyc  
    P]+^^ U  
    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)。 [kFX>G4  
    "twV3R  
     ")HTUlcAe}  
    （来自VirtualLab Fusion手册） oCSf$g8q  
                                                                                     -z0,IYG }  
    理想衍射透镜的参数设置 < V"'j  
    5Zn3s()  
                                                         Q=gVxS  
    Px=/fO G  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 .gT@_.ZD9  
    /Os)4yH\  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 HqOSQ<-Fo  
    .4F(Y_c  
    ^F`FB..:y  
                                                                               I_#)>%H  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: +U+c] Xgt  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 7z=Ss'O]  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 pWps-e  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 %9BC%w]y  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 7=T0Sa*;  
    J~<:yBup}  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     uz Z|w+3O  
    )J (ekfM  
    实衍射透镜的参数设置 DfV_08  
    pq-zy6^  
     :!tQqy2  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 ?ArQ{9c  
    N3r{|Bu  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 K N0S$nW+  
    YQ37P?u@  
    可用结构的高度计算(TEA) <2H 0m  
    uVu`TgbZ  
                                           [Bpgb57En  
    衍射曲面高度结构定义为： kf-ZE$S4  
    K~,,xsy,G&  
                                                                                   |EU}&k2  
    HE+VanY![  
    可选参数-分层水平                                                                                 *TE6p  
    qI;k2sQR  
     iyH<!>a  
    sd8o&6  
    总结：真实衍射透镜计算方法 .#j)YG  
    -zc9=n<5  
    s o~p+]  
                                                                             "-<u.$fE  
    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： |[o2S90  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 fhfdNmtR)I  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 R"O9~s6N  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 m(g$T  
    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。 e|MyA?`  
     
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