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    • Zemax光学设计从入门到精通 Zemax光学设计从基础到实践 成像衍射光学元件设计及应用 现代光学与光子学技术
    讯技光电:VirtualLab Fusion独家供应商 微小光学与微透镜阵列 光学设计与光学元件 计算光学带来的成像革命
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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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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-08-08
    摘要 -0$55pa/@:  
    "$ Y_UJT7  
    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。 s.N7qO^:E  
    ![YX]+jqNp  
    在哪里可以找到组件?       5NS[dQG5  
    K?B{rE Lp  
                 OjJXysslXO  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           "a ueL/dgN  
    ]h* c,.  
    波前相位响应 5iz{op<$,  
    #{?PbBE}  
     8\^}~s$$A  
                                                                                 u frW\X  
    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。 7n8~K3~;  
    JJ}0gZ   
    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)。 <>s`\ %  
    4zev^FR  
     P7nc7a  
    （来自VirtualLab Fusion手册） P&9Gga^I  
                                                                                     s \;"X  
    理想衍射透镜的参数设置 QDs^Ije  
    C([phT;  
                                                         01r 8$+  
    I/d&G#:~  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 v0-cd  
    Sp@^XmX(S  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 ^?cz,N~  
    \ e\?I9  
    M m[4yP%  
                                                                               D7lK30  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: k. MUdU^  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 pk?w\A}  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 #E? (vA1  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 y.e^hRKb  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 UR7g`/  
    Z*y`R XE  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     %_+2@\  
    ,uo'c_f(e  
    实衍射透镜的参数设置 A'q#I>j`  
    2 ^mJ+v<  
     IE;~?W"  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 "x=f=;  
    KM}f:_J*lg  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 [`{Z}q&  
    wfU7G[  
    可用结构的高度计算(TEA) 5mJJU  
    ),UX4%K=  
                                           PZE0}>z  
    衍射曲面高度结构定义为： LQ(yScA@  
    WFO4gB*  
                                                                                   Y? x,  
    oFy=-p+C  
    可选参数-分层水平                                                                                 (g[h 8 c  
    -~v|Rt  
     S0~2{ G"v  
    0~ZFv Wv  
    总结：真实衍射透镜计算方法 biSz?DJ>  
    W%T>SpFl  
    jX3,c%aQ5e  
                                                                             2"Ecd  
    用傅里叶模态法/严格耦合波分析(FMM/RCWA)或薄元近似(TEA)的局部线性光栅近似(LLGA)来计算真实的衍射透镜表面。其步骤是： q*F{/N **  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 q#vQv 5  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 lDOCmdt@N  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 7![,Q~Fy  
    4. 对于真实的衍射透镜，VirtualLab Fusion会自动在FMM/RCWA和TEA之间进行选择。如果本地光栅周期大于波长的5倍，则使用TEA。否则，将使用FMM/RCWA对实际结构进行建模。 ]$Yvj!K*Q  
     
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