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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 Ao&"r[oJSv  
    Jij*x>K>y  
    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。 Bh-ym8D  
    NU2;X (z[  
    在哪里可以找到组件?       O)r4?<Q  
    ds[|   
                 aWF655Fs*  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           v0.#Sl-  
    *VxgARIL  
    波前相位响应 }b.%Im<3R  
    XUuN )i  
     X$W~mQma6  
                                                                                 h>m"GpF 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。 oe-\ozJ0  
    WdbedU~`Q  
    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)。 a<bwzX|.  
    u.xnOcOH!  
     q^<?]8  
    （来自VirtualLab Fusion手册） Q>Yjy!. <^  
                                                                                     YS"=yye 3e  
    理想衍射透镜的参数设置 9CD_ os\h  
    0YDR1dO(*  
                                                         C!bUI8x z  
    1/J=uH  
    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。 t;\Y{`  
    }:)&u|d_  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 &0JI!bR(  
    f(MO_Sj]  
    hM@>q&q_  
                                                                               @b2aNS<T  
    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: A6(/;+n  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 7J<5f)  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 JIq=* '  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 $yNS pNmT0  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 c\AfaK^KF  
    cSV aI  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     Jdj4\j u  
    [`7ThHX  
    实衍射透镜的参数设置 P-"y3 ZE=  
    _xhax+,! ~  
     Uz]|N6`  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 H9e<v4 c  
    G" "ZI$`  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 U-M>=3|N  
    8bld3p"^  
    可用结构的高度计算(TEA) rFL;'Cj@  
    * 0=j?~&  
                                           E r?&Y,o  
    衍射曲面高度结构定义为： ?&1!vz  
    Xc&9Glf  
                                                                                   c{w2Gt!  
    h@ry y\9  
    可选参数-分层水平                                                                                 P5 ywhw-  
    '^UI,"Ti  
     |&i<bqLw:  
    t"oeQ*d%  
    总结：真实衍射透镜计算方法 .%  
    &Au@S$ij  
    I%KYtv~ `  
                                                                             1bwOm hkS  
    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： K]w'&Qm8W  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 j?4qO]_Wx+  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 X#^[<5  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 z<' u1l3  
    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。 p9-K_dw3X@  
     
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