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摘要 =81Xt1, `];[T= 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。 ;0}"2aGY 5TW<1'u 在哪里可以找到组件? :95_W/l ]$k
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bX1! fa 衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。 #+Gs{i Xr L1w4WFWO 波前相位响应 si4=C kR|DzB7
*xN jhR]7v $R}iL 衍射透镜组件由单一曲面组成,其透射函数用多项式波前响应来描述。 G!lykk] ;@\JscNJ| 衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符(Channel Operator)选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的,数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 )W7H{# wx7>0[ zE
o~N-x* (来自VirtualLab Fusion手册) X~VZ61vNu |&*rSp2iH 理想衍射透镜的参数设置 #Y b9w3N ^O9m11
VFp)`+8 S^_yiV
S 然后,用户可以在衍射结构建模(Diffractive Structure Model)选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的,主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下,所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 xg!\C@$ 3gXUfv2ID 总结:理想衍射透镜的计算方法 E )SOcM) ;Awzm )Q
\}(-9dr lcLxqnv 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: fA,!d J 1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 h.%Qn vL 2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 lw lW.C 3. 用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 -2XIF}.Hu 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。 z@LP9+?dE 1Ee>pbd 更多的信息:Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions {_D'\i(Y_ |-?b)yuAz 实衍射透镜的参数设置 6/C Z.19v>-c
P=i |{vv( 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。 JIkmtZv N1t:i? q& 也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 xpo}YF'5 "A$Y)j<#G 可用结构的高度计算(TEA) 0;`PHNBq FiH!)6T
Eu}A{[^\ 衍射曲面高度结构定义为: cA^7}}?e p`ZGV97 /FXfu \p|!=H@ 可选参数-分层水平 }jXUd=.Nu V)@scB|>,
7tnzgtal 'S
;vv]}Gs 总结:真实衍射透镜计算方法 =1uI >[aN |1x,_uyQ%
OuH]Y 70( nhxl# 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: b(,[g>xH 1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 6ns_4,
e 2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 247>+:7z 3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 b s*Z{R 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。 %?y`_~G
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