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infotek 2023-06-29 08:33

衍射透镜元件

摘要 FZtT2Z4&i  
6f)7*j~  
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。 *0x!C8*`Xe  
gUH|?@f  
在哪里可以找到组件?       rm4t  
uTNy{RBD+  
             dpcU`$kt  
衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                      
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m'WGK`WIm  
波前相位响应 &neB$m3y  
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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。 '#lc?Y(pJ2  
S^{tRPF%d  
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$bq|r  
8=u88?Bh  
{v*X}`.h  
(来自VirtualLab Fusion手册) 3{M0iNc1  
                                                                                 +>Pq]{Uf1j  
理想衍射透镜的参数设置 dQ Lo,S8(  
z`sW5K(A  
                                                
y\R-=Am".  
`$ pJ2S  
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。 )kIjZ  
r o8C^d]  
总结:理想衍射透镜的计算方法 BC R]K  
+de5y]1H,|  
0s6eF+bs  
                                                                      
.&.L@CRH  
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: Iv/h1j> H  
1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 ekd;sEO  
2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 irMBd8WG  
3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 2=$ F*B>9  
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。 e}iv vs2  
G Q}Rxu]  
更多的信息:Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions
|WSm puf  
-BH T'zq1S  
实衍射透镜的参数设置 ^_/gM[H.  
U["IXR#  
(I;lE*>  
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。 -^t&U] g  
06I(01M1   
也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 S"/gZfxer  
jV' tcFr4  
可用结构的高度计算(TEA) g_?bWm4br  
- XB[2h  
                                  
JC9OL.Ob  
衍射曲面高度结构定义为: +f,I$&d.V  
j#${L6  
                                                                               ^+Njz{rpG  
=cxG4R1x  
可选参数-分层水平                                                                            
Tx(=4ALY  
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KJ_L>$ ]*  
XlJ+:st  
总结:真实衍射透镜计算方法 CFeAKjG  
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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: _#w5hX cu  
1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 L>!MEMqm  
2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 \oO &c  
3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 r6 L  
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。 x)T07,3:  
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