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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 qG]PUc>j  
    BG=_i#V  
    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。 -#x\E%v.F  
    1hij4m$b  
    在哪里可以找到组件?       1_lL?S3,a@  
    epyfgg MT  
                 cyNLeg+O*  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           Y&:i^k  
    vrbh+  
    波前相位响应 o7zfD94I  
     ?~IZ{!  
     M7 !" t  
                                                                                 UXHFti/A<  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 55p=veq \  
    `0:@`)&g1  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 e,8-P-h~T  
    Q,`kfxA`O  
     Q@n kT1o  
    （来自VirtualLab Fusion手册） dZmq  
                                                                                     O]lfs >>x  
    理想衍射透镜的参数设置 Z]BR Mx  
    Dzr5qP?#  
                                                         ,RQ-w2j?  
    aK'r=NU  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 YyIt-fPZ  
    7i.aZ2a%  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 Vk-_H)*r  
    a0.XJR{T"  
    "#jKk6{I0  
                                                                               YSyW '~!b  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: e$=|-J z  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 kZQ;\QL1}  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 M.xEiHz  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 :xCobMs_/  
    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。 r$5!KO  
    $hio (   
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     jQ*Qh  
    RMK U5A7  
    实衍射透镜的参数设置 9"S3AEI  
    fp0Va!T(V  
     .Ko`DH~!,C  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 hM}2++V  
    uk,f}Xc  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 M_K&x-H0  
    2lRZ/xaF%P  
    可用结构的高度计算(TEA) :Kiu*&{  
    =%LS9e^7D  
                                           D$HxPfDZ  
    衍射曲面高度结构定义为： J++D\x#@  
    A7H=#L+C  
                                                                                   ? t-2oLE  
    |4vk@0L  
    可选参数-分层水平                                                                                 5 *_#"  
    V QI7lJV"  
     xpz Jt2S  
    ^^#A9AM  
    总结：真实衍射透镜计算方法 JFfx9%Fq  
    {`VQL6(i  
    J$0*K+m  
                                                                             b11C3TyQT  
    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： \GWC5R7Q0j  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 %:lQ ~yn  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 Sc&_6} K  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 \T0`GpE  
    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。 'PZJ{8=  
     
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