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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 jaq`A'o5  
    si|DxDx  
    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。 +bv-!rf  
    y@?t[A#v  
    在哪里可以找到组件?       d#*n@@V4  
    KqH_?r`  
                 a6&+>\o  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           DD]e0 pa  
    L1i:hgq0]  
    波前相位响应 "X7;^yY  
    KnjowK  
     Q1yj+)_  
                                                                                 I/ q>c2Pw$  
    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。 Z<,$Xv L  
    erC)2{m  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 ILQB%0!  
    |{G GATni  
     j~a"z40  
    （来自VirtualLab Fusion手册） ZSo#vQ  
                                                                                     ;[~:Y[N  
    理想衍射透镜的参数设置 o : t z_5  
    R^*h|7)E  
                                                         ueM[&:g&MU  
    />,Tq!i\4}  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 +g6t)Gl  
    X\a*q]"_  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 6HyndB^  
    N3`EJY_|V  
    ^bj aa  
                                                                               aN/0'V|&ym  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: >){"x(4`  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 A&:i$`m,  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 7Ib/Cm0d|  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 8'Y7lOXS  
    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。 t'{\S_  
    2W_p)8t> b  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     U(jZf{`Mz  
    =Bq3O58+  
    实衍射透镜的参数设置 c-ahe;q  
    L =kc^dU  
     nbGB84  
    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。 wf= s-C  
    d,R  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 z+Cw*v\Y  
    CfWtCA  
    可用结构的高度计算(TEA) O&Ws*k  
    y[W<vb+F  
                                           tL;!!vg#V  
    衍射曲面高度结构定义为： EM.7,;|N  
    ,>^6ztM  
                                                                                   p? dXs^ c  
    YR{%p Zp  
    可选参数-分层水平                                                                                 #00k7y>OyD  
    Imi#$bF6  
     ;B'5B]A3  
    U60jkzIRH  
    总结：真实衍射透镜计算方法 z`^DQ8+\j  
    },d`<^~  
    l^@!,Z  
                                                                             4K(AXk  
    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： *,UD&N_)*6  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 \;h+:[<e1  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 WI?iz-,](  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 4a&*?=GG  
    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。 0 tZ>yR  
     
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