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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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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-08-08
    摘要 b ~v  
    c+-L>dsss  
    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。 0UlaB sv  
    KqaeRs.u  
    在哪里可以找到组件?       `EV[uj&1S  
    7uxy<#Ar  
                 P1H`NOC  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           $NJi]g|<3  
    %VSST?aUvX  
    波前相位响应 UGr7,+N&w  
    "S)4Cjk  
     /1Rm^s)2z  
                                                                                 y]M/oH  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 N.BD]_C  
    >l 'QX(  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 qFf'RgUtP  
    ugucq},[  
     C6O1ype  
    （来自VirtualLab Fusion手册） RR^I*kRH  
                                                                                     E}\^GNT  
    理想衍射透镜的参数设置 ZYrd;9zB  
    <;SMczR  
                                                         xdp{y =,[  
    gwR ^Z{  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 JTl 37j  
    q^Oq:l$s  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 /gXli)  
    QoI@/ jLj  
    j:$2 ,?|5  
                                                                               5GT,:0  
    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: GeZwbJ/?B  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 yIqsZJj  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 Z4bN|\I  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 6Z|/M6f  
    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。 $U"/.Mh\  
    @T]gw J  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     ?nj _gL  
    u.8vXc  
    实衍射透镜的参数设置 H>-,1/IY  
    *sB=Ys?  
     tkV:kh< L~  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 \f0I:%-  
    8~\Fpz|Og  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 9?bfZF4A=  
    [,|KVc=&H  
    可用结构的高度计算(TEA) U: gE:tf  
    mmr>"`5.  
                                           Wky~hm  
    衍射曲面高度结构定义为： Joq9.%7Q  
    x-CY G?-x  
                                                                                   H>;km$b +  
    -:cS}I  
    可选参数-分层水平                                                                                 / D#vs9S  
    cV)fe`Gg  
     Pw hs`YGMF  
    %!p14c*J H  
    总结：真实衍射透镜计算方法 j\!zz  
    X1#D}  
    : gv[X  
                                                                             KW^s~j  
    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： f9&D0x?  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 ./J.OU1  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 >sPu*8D40a  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 .l !:|Fd  
    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。 u%VO'}Gz  
     
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