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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 Fh|{ib  
    :T<5Tq*+x  
    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。 e^$JGh2  
    *kEzGgTzoS  
    在哪里可以找到组件?       NOKU2d4 G  
    II Amx[ b  
                 ydAiH*>  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           qdxaP% p2  
    |"+Uf w^  
    波前相位响应 8IE^u<H(:  
    [1O{yPV3s  
     A~ _2"  
                                                                                 |.L_c"Bc  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 | 68k9rq  
    T k@~w  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 "M3;>"`G  
    5L_`Fw\l  
     n 8 K6m(  
    （来自VirtualLab Fusion手册） 1l Cr?  
                                                                                     M>}_2G]#F  
    理想衍射透镜的参数设置 p<,`l)o}~  
    dC|6z/  
                                                         oYt 34@{?  
    PTqia!  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 4u"Bll  
    OmS8cSYGc  
    总结:理想衍射透镜的计算方法  WjCxTBI  
    OHrzN ']  
    > >KCd  
                                                                               76KNgV)3  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: /?($W|9+l  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 -3guuT3x\  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 +C[g>c}d  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 c*(^:#"9  
    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%Vprc  
    lW|v_oP9  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     T[#q0bv  
    -4zV yW S<  
    实衍射透镜的参数设置 Ks@c wY  
    ic"8'Rwb  
     ~E!kx  
    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。 t,IOq[Vtk  
    ]5Dh<QY&.  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 -6~.;M 5  
    NzTF2ve(  
    可用结构的高度计算(TEA) #sDb611}#  
    yMTO5~U{  
                                           :7mHPe }(  
    衍射曲面高度结构定义为： Am_>x8z  
    zn7)>cQ905  
                                                                                    qLP/z  
    R&a$w8  
    可选参数-分层水平                                                                                 XM,slQ  
    \"Y,1in#  
     W5=)B`v  
    o:fe`#t  
    总结：真实衍射透镜计算方法 x!\q69ndv  
    PMV,*`"9"A  
    \C h01LR"  
                                                                             |ns?c0rM  
    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： !!H"B('m  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 TlRc8r|  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 7.6L1srV  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 q!?*M?Oz  
    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。 d Rnf  
     
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