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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 m\*;Fx  
    10tlD<eYb  
    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。 7`xeuK  
    t =LIkwD  
    在哪里可以找到组件?       {7d(B1[1  
    VT ikLuH  
                 up_Qv#`Q  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           pW4O[v`  
    #*;G8yV  
    波前相位响应 D[jPz0  
    ,:[\h\5m  
     q,;8Ka )  
                                                                                 Rtywi}VV2  
    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。 vw~=z6Ka  
    Yt]Y(  
    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)。 A4K8DP  
    o|7ztpr  
     c"*xw8|  
    （来自VirtualLab Fusion手册） 1&Z#$iD  
                                                                                     P~}Yj@2  
    理想衍射透镜的参数设置 DXF>#2E^+  
    shk yN  
                                                         !)r1zSY"g  
    a~*wZJ  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 _a]0<Vm C0  
    R1cOUV,y[/  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 ?3#L?Cq  
    ]0o_- NI  
    ;$.^  
                                                                               m'n<.1;1{j  
    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: 0{^ 0>H0  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 #i;y[dQ  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 PenkqDc}  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 R4_BP5+  
    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。 [iXkv\  
    Mg~62u  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     9P1!<6mN\  
    zhZ!!b^6<  
    实衍射透镜的参数设置 H|%'$oWp  
    dBm!`;r4  
     B;64(Vsa8  
    对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 zI7iZ"2a  
    jR[b7s  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 j&-<e7O=  
    <SKzCp\  
    可用结构的高度计算(TEA) ?B32,AS@  
    S*l=FRFI  
                                           WSxE/C|[  
    衍射曲面高度结构定义为： dy.U;  
    _aP 2gH  
                                                                                   ]?*'[  
    {i"t h(J$  
    可选参数-分层水平                                                                                 3D-VePM=`  
    XXg~eu?  
     fB= j51Lw  
    M@]@1Q.p  
    总结：真实衍射透镜计算方法 bLsN?_jy  
    fR&x5Ika0  
    o?| ]ciY  
                                                                             ;q33t% j  
    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： WRqpQEY  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 $DeVXW  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 R ~?9+  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 %CV.xDE8  
    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。 XK{KFB-  
     
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