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infotek 2023-06-29 08:33

衍射透镜元件

摘要 w j !YYBH  
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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。 : E[\1  
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在哪里可以找到组件?       eS-akx^@  
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             ,P ~jO  
衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                      
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波前相位响应 _zt)c!  
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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。 2>TOC BB"  
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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)。 CoZOKRoaH  
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(来自VirtualLab Fusion手册) Yw=7(}  
                                                                                 @=r YOQj |  
理想衍射透镜的参数设置 $0 ]xeD0X  
|?A:[C#X  
                                                
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+*uaB  
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。 =sZ58xA  
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总结:理想衍射透镜的计算方法 W%@r   
v}\4/u  
Xna58KF/  
                                                                      
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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: sbv2*fno5  
1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 | KtI:n4d  
2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 Yo%ph%e  
3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 EDAtC  
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。 56w uk [)  
mHe[ NkY6  
更多的信息:Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions
1 A%0y)]  
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实衍射透镜的参数设置 #ZkT![ `  
n f.H0i;  
hk+8s\%-  
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。 e dTFk$0  
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也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 j%+>y;).  
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可用结构的高度计算(TEA) t =V| '  
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U7#C.Z  
衍射曲面高度结构定义为: 3_bqDhVI5  
"UX/yLc3(  
                                                                               7F2 WmMS  
fn#qcZv?  
可选参数-分层水平                                                                            
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P{,A%t  
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总结:真实衍射透镜计算方法 `L LS|S]  
Um^4[rl:#g  
S=}1k,I  
                                                                    
hCBre5  
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: ?lE&o w  
1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 \5|MW)x  
2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 3{)!T;Wd  
3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 fUMjLA|*I<  
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。 !\VzX  
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