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    • Zemax光学设计从入门到精通 Zemax光学设计从基础到实践 成像衍射光学元件设计及应用 现代光学与光子学技术
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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 ~.9o{?pbG  
    VN-#R=D  
    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。 q&d&#3Rh  
    Bd~cY/M  
    在哪里可以找到组件?       C2=iZ`Z>T  
    yki51rOI*  
                 [aZ v?Z  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           8w8I:*  
    .>64h H  
    波前相位响应 A~GtK\=;  
    >{qK ]xj  
     $< K)fbG  
                                                                                 _Z66[T+M  
    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。 f,HzrHax  
    $:BK{,\  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 :e<`U~8m  
    %3c|  
     H"q`k5R  
    （来自VirtualLab Fusion手册） hp]ng!I{\u  
                                                                                     <+-Yh_D  
    理想衍射透镜的参数设置 qz=#;&ZU  
    [[0bhmG)  
                                                         <\d|=>;  
    <.=#EV^i  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 j #I:6yA3  
    ?%xhe  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 4$zFR}f  
    $]H=  
    `f 6)Q`n  
                                                                               *)`kx   
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: [71#@^ye  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 k BiBXRt  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 x*R8^BA]pR  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 gF,[u  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 k$-~_^4m  
    o!=l B fI  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     "0H56#eW  
    b%[ nB  
    实衍射透镜的参数设置 fZ6 fV=HEF  
    7edPH3  
     $\,BpZ }3  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 &vFqe,Z  
    (3N"oE.b]  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 ||=[kjG~  
    Q$fRi[/L  
    可用结构的高度计算(TEA) .@i0U  
    t8DL9RW'  
                                           AvrL9D  
    衍射曲面高度结构定义为： wTlK4R#  
    9QH9gdiw  
                                                                                   ljYpMv.>xG  
    q[)q|R|  
    可选参数-分层水平                                                                                 >d{dZD}  
    ws>WA{]gq  
     b.R!2]T]i^  
    g= FDm*  
    总结：真实衍射透镜计算方法 2JiAd*WK  
    <'}b*wUB  
    n^iNo  
                                                                             ~_ u*\]-  
    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： -t@y\vZF,  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 c Pq Dsl3  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 <G~} N  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 .~.``a  
    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。 AXl!cgi  
     
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