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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 Bx[rC  
    `IYuz:  
    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。 7u\*_mrv  
    K/ &?VIi`z  
    在哪里可以找到组件?       }HEvr)v9  
    B*htN  
                 I ];M7  
    衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                           W4;m H}#0  
    Y32O-I!9u  
    波前相位响应 v){ .Z^_C  
    H' T  
     "uLjIIl  
                                                                                 Ax oD8|  
    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。 &h*S y  
    q_ =b<.;  
    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)。 xUF_1hY  
    `RMI(zI3g.  
     ] 4+s$rG  
    （来自VirtualLab Fusion手册） CukC6u b  
                                                                                     6io, uh!  
    理想衍射透镜的参数设置 b]E|*  
    +7Kyyu)y@  
                                                         @v\*AYr'M  
    k7tYa;C  
    然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 w@2Vts  
    Cw5%\K$=  
    总结:理想衍射透镜的计算方法 UR(-q  
    avmcw~ TF  
    y{q*s8NY  
                                                                               j QU"Ved  
    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: hP J4Oj1O  
    1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 %iJ%{{f`  
    2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 H7i$xWs  
    3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 #6Xs.*b5C  
    4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。 ThW,Y" l  
     2A4FaBq"  
    更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions     3M5#4n\v$  
    ,? E&V_5  
    实衍射透镜的参数设置 OT %nrzP  
    8#R?]Uwq  
     @|ye qy_:  
    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。 :5GZ\Z8F  
    l0*Gb  
    也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 N__H*yP  
    T5wjU*=IL  
    可用结构的高度计算(TEA) r!}al5~&  
    n{*e 9Aw  
                                           +@X5!S6  
    衍射曲面高度结构定义为： [fu!AIQs  
    ctQbp~-  
                                                                                   wLuv6\E  
    M8w5Ob  
    可选参数-分层水平                                                                                 S)He$B$pp  
    6]Q3Yz^h  
     l? #xAZx&_  
    Kex[ >L10G  
    总结：真实衍射透镜计算方法 Vbh6HqAHxJ  
    cIXwiC8t  
    F{k+7Ftc  
                                                                             O?bK%P]ay  
    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： Z.Rb~n&  
    1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 3E} An%  
    2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 '#\D]5  
    3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 "rXOsX\;  
    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。 %IL6ix  
     
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