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infotek 2023-01-05 08:36

衍射透镜元件

'#&os`mQ  
摘要 G%s 2P.cd  
`|/<\  
    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。 ]bK=FIK2  
JhLgCnm  
在哪里可以找到组件?       &sU?Ok6  
>M`CVUf  
             FAj)OTI2S  
衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                       pim!.=vN/U  
     2n|K5FR()  
波前相位响应 \Rp-;.I@6  
x= 5N3[5  
NB8/g0:=n&  
                                                                         7eiV{tYF  
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。 7D;cw\ |  
4B^ZnFJ%m  
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)。 v~^{{O  
{$wjO7Glp  
Ipf =ZD  
    (来自VirtualLab Fusion手册) ^G.B+dG@`x  
                                                                                 z[3L2U~6  
理想衍射透镜的参数设置 ,=#F//  
c5u@pvSP  
                                                
4/wa+Y+=vt  
     W;,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。 "*Tb" 'O  
`a2n:F  
总结:理想衍射透镜的计算方法 =Xqc]5[i  
;<(W% _  
zc;|fHW~O  
                                                                      
CW,Wx:Y  
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: HlH64w2^R  
1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 ]{ntt}3G,  
2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 (EI;"N (x  
3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 ~1>.A(,=z  
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。 Np"exFqN k  
:>Ay^{vf=  
更多的信息:Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions w.\&9]P3~  
     D?NbW @]  
实衍射透镜的参数设置 LILQ\I<<'  
,"HL~2:~  
1*@'-mj  
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。 j 4^97  
uA#P'?  
也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 5) pj]S!]-  
]3X@_NYj  
可用结构的高度计算(TEA) T Kg aV;92  
.~l=zu  
                                   !Ikt '5/  
衍射曲面高度结构定义为: (adyZ/j  
;{KV /<3  
                                                                               sXD1C2o  
{/ BT9|LI  
可选参数-分层水平                                                                             6jC`8l:  
<gQIq{B?  
3_MS.iM  
     iqe%=%ZR  
总结:真实衍射透镜计算方法 d~1 gMz+)  
{M^3m5.^  
'|Kmq5)  
                                                                         @NNq z  
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: jAm3HI   
1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 /#m=*&!CB  
2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 Fd[zDz  
3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 7r~~Y%=C|  
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。
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