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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 Z*! O:/B  
    oOU1{[  
    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。 /BA{O&Ro^  
    J5p8nmb  
    在哪里可以找到组件?       k3Cz9Vt%  
    ja=w 5  
                 H=c`&N7E  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           mLbN/M  
    #;VA5<M8  
    波前相位响应 I[Ic$ta  
    MN8H;0g-  
     &Z("D7.G  
                                                                                 8/%6@Y"Y*  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 Y}G_Z#-!  
    ?8V UO x  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 z}4L=KR\v  
    8 ;gXg  
     ':h =*v8a  
    （来自VirtualLab Fusion手册） Gpj* V|J  
                                                                                     S]/b\ B.h+  
    理想衍射透镜的参数设置 E9fxjI%1  
    j6:7AH|!)2  
                                                         h)(* q+a  
    \}*k)$r  
    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。 P7 yq^|  
    0JyVNuHn  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 c WAtju?L;  
    R=)55qu  
    K7TzF&  
                                                                               k%'m*Tf  
    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: k)\gWPH  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 (#\pQ51  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 48D?'lW %  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 *<4Em{rZ5  
    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。 0?Q_@Y  
    . )XP\ m\  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     Qt>>$3]!!  
    MHj,<|8Q  
    实衍射透镜的参数设置 n`7f"'/:  
    u eb-2[=  
     E)N<lh  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 Q+q,!w8  
    kyw/LE3$-  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 s Kicn5  
    U Z_'><++  
    可用结构的高度计算(TEA) -~f511<  
    1QqHF$S  
                                           W !}{$  
    衍射曲面高度结构定义为： f2I6!_C!+  
    ;az5ZsvN D  
                                                                                   l1=JrpCan  
    K{fsn4rk  
    可选参数-分层水平                                                                                 LaMLv<)k  
    2{,n_w?Wy  
     xJ8%<RR!t  
    9nSWE W  
    总结：真实衍射透镜计算方法 T(?HMyg3  
    v 4/-b4ET  
    C#pZw[  
                                                                             Ucw yxX I  
    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： `\u;K9S6  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 4-GXmC  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 vV?rpe|%  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 H].y w9  
    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。 uGU; Y'W)  
     
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