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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 iz-O~T/^  
    C |rl",&  
    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。 +@PZ3 [s  
    K$M,d - `b  
    在哪里可以找到组件?       tdC kvVE  
    &HJ~\6r\  
                 ,aa %{  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           *oIKddZh  
    .|K\1qGW0  
    波前相位响应 sk. rJ  
    <pUc( tPoz  
     s_,&"->  
                                                                                 =k+i5:@]  
    衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 n6*; ~h5  
    A3zNUad;  
    衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 I q47^  
    %$!EjyH9  
     ,I[A~  
    （来自VirtualLab Fusion手册） uMP&.Y(  
                                                                                     `RE1q)o}8M  
    理想衍射透镜的参数设置 .T*7nw  
    !?)iP  
                                                         t{/ EN)J  
    J15$P8J  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 F^');8~L  
    D%.<} vG  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 PiIILX{DuH  
    4>@-1nt}  
    ;:gx;'dm5  
                                                                               GG_A'eX:I  
    采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: SHPZXJ{  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 9a_(_g>S  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 dkbKnY&  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 #kGxX@0  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 on1mu't_;  
    RrqZ5Gonj  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     5(OF~mX#  
    ~LzTqMHM  
    实衍射透镜的参数设置 G,i%:my7  
    ,K[B/tD{j  
     ^SRa!8z$W  
    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。 FJ&zU<E  
    8JAT2a61ur  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 XC{(O:EG  
    H\!u5o&}`  
    可用结构的高度计算(TEA) -.WVuc`  
    k07) g:_  
                                           63- YWhs;  
    衍射曲面高度结构定义为： Bj7\{x,?  
    >Y< y]vM:  
                                                                                   2=NYBOE  
    I@q>ES!1H  
    可选参数-分层水平                                                                                 y]\R0lR  
    (jYs_8;  
     9Au+mIN  
    73(T+6`  
    总结：真实衍射透镜计算方法 ?-'Q-\j  
    |qNrj~n@  
    U^0vLyqW^5  
                                                                             A1f]HT  
    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： 0+:.9*g=k  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 IJXH_H_%*  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 c\4n7m,y  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 C12 7he  
    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。 :7>Si%  
     
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