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摘要 ~Z\8UsVN "%`1]Fr 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。 d~9A+m3b_ Ec!"O3%!M^ 在哪里可以找到组件? "0"nw2g? 7Od
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J{.{f 衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。 {%rA1g B~1_ 28\ 波前相位响应 Z^bQ^zk- *RI]?j%B
m ifxiV ]J1dt N= 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。 LA!?H] 29;?I3<
* 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)。 MU`1LHg R{C(K(5/
O*hDbM2QQw (来自VirtualLab Fusion手册) |B?cVc0 L7n D| 理想衍射透镜的参数设置 ;,hwZZA `!obGMTQ<
>~''&vdsk\ XQY#716) 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。 QmQ=q7 JA %J$d 总结:理想衍射透镜的计算方法 Y@;CF &W|[r(
wg9t)1k{e D>`xzt '.6 采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法(LLGA)计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: |6.l7u?d 1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 UE8kpa)cQ 2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 S ^!n45l 3. 用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 h=W:^@G 4. 理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 ty8q11[8 !44/sr' 更多的信息:Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions y%&q/tk .iYJr;9`d 实衍射透镜的参数设置 R4[N:~Z$| AiwOc+R
[@&m4 7 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。 6Pz4\uE= R}-(cc%5 也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 NN%*b yK |-fgj' 可用结构的高度计算(TEA) +>8'mf =J18eH!]
1XrO~W\= 衍射曲面高度结构定义为: Df}A^G >X S-a]j;U ?fQ'^agq TEP,Dq 可选参数-分层水平 U&g@.,Y# WltQ63u
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总结:真实衍射透镜计算方法 Ryl:a\ |T<_ 5Ik
dph{74Dc [T|aw1SoN 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#0Q) 1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 Bj+S"yS 2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 ?so=;gh 3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 kGH }[w 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。 +=>,Pto<
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