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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 | cL,$G  
    @x_0AkZU  
    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。 5TLE%#G@+  
    3(_:"?xA  
    在哪里可以找到组件?       Uz%2{HB@{  
    $0Un'"`S  
                 k zC4V  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           >~L0M  
    .H Pa\b\L>  
    波前相位响应 \Yh*ywwP#  
    nxe9^h7m  
     2Mj_wc   
                                                                                 t\f[->f  
    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。 Av!xI  
    wxy@XN"/i+  
    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)。 EF'8-*  
    $J#Z`%B^y  
     2Q;rSe._`  
    （来自VirtualLab Fusion手册） 1,+swFSN  
                                                                                     Ugme>60`'k  
    理想衍射透镜的参数设置 &FWz7O>1  
    Ey{p;;H  
                                                         NKl`IiGv  
    u@t~*E5BpM  
    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。 2x~Pq_?y  
    "iUh.c=0F,  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 hp@F\9j  
    ZtY?X- 4_  
    0{-?Wy  
                                                                                2.'hr/.  
    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: S }qGf%  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 m;!X{CV  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 3rX 40>Cs8  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 f6 s .xQ  
    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。 GU]kgwSf i  
    I8k+Rk*  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     ua,!kyS  
    PW\me7iCz  
    实衍射透镜的参数设置 3Pvz57z{  
    M5 ^qc  
     cUn>gT  
    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。 +'_ peT.8  
    >X*Y jv:r  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 ()5X<=i  
    U65oh8x  
    可用结构的高度计算(TEA) ^DVryeLD  
    j1=su~  
                                           \\3 ?ij:v  
    衍射曲面高度结构定义为： T[MDjhv'  
    I]BhkJ  
                                                                                   p!DOc8a.\e  
    ^fmuBe}d{  
    可选参数-分层水平                                                                                 eKf5orN  
    w+a5/i@  
     N1"p ;czK  
    1fC)&4W  
    总结：真实衍射透镜计算方法 rPt   
    F<Xtp8  
    dA<_`GFR  
                                                                             k{U[ U1j  
    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： E&f/*V^  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 r_kaS als  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 8fktk?|  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 4*HBCzr7[  
    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。 $k`j";8uR  
     
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