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infotek 2023-01-05 08:36

衍射透镜元件

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摘要 xl\Kj2^  
(>v'0 RA  
    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。 l[}4 X/  
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在哪里可以找到组件?       eM5?fE&!&  
II\&)_S.4  
             REUxXaN>Z  
衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                       w_(3{P[Iz  
     ot^pxun  
波前相位响应 h|qJ{tUWc$  
_[2@2q0  
@UD:zUT)F  
                                                                         vi,hWz8WB  
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。 P\jGyS j  
I~GF%$-G  
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)。 ZwmucY%3  
&|hK79D  
"z~ba>,-\  
    (来自VirtualLab Fusion手册)  ?%,NOX  
                                                                                 cl4E6\?z  
理想衍射透镜的参数设置 L|=5jn9 :  
f`9Mcli !  
                                                
DP ? d C`  
     jj5S+ >4  
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。 !J`lA  
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总结:理想衍射透镜的计算方法 g52a vG  
D|;O9iks#  
aB]0?C y9(  
                                                                      
Kgbm/L0XR*  
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: oUv26t~  
1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 xnP!P2  
2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 -pC8 L<  
3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 ;5[KZ8j6Y  
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。 %ByPwu:f  
xA] L0h]  
更多的信息:Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions [0H0%z#tU&  
     .Mt3e c<  
实衍射透镜的参数设置 '%NglC[J  
2QfN.<[-  
oaoTd$/5  
对于衍射透镜的真实结构,VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外,通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外,用户可以指定衍射元件的特征,如设计波长和所需的分层。 !gsvF\XDM  
&.?XntI9O  
也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 OrY[  
5(1:^:LGK  
可用结构的高度计算(TEA) LFp "Waiv  
M([#Py9h  
                                   #+ I'V\ [  
衍射曲面高度结构定义为: IrLGAQ0  
d$dy6{/YD  
                                                                               p9(y b  
4fEDg{T  
可选参数-分层水平                                                                             $XBK_ 5  
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XX6Z|Y5.  
     k+3qX'fd  
总结:真实衍射透镜计算方法 ZCiCZ)oc  
A4K.,bZ   
kB\{1;  
                                                                         +.G"ool  
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: e[S`Dm"i)'  
1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 VtreOJ+  
2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 wp[Ug2;G  
3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 Vz{+3vfra6  
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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