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infotek 2026-04-29 08:38

衍射透镜元件

摘要 @raJB'  
Rw[!Jq  
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。 %'=TYvB 2  
F2<Q~gQ;  
在哪里可以找到组件?       gwg~4:W  
l$l6,OzS@  
             VTDnh*\5  
衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                      
<.BY=z=H  
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波前相位响应 6wq%4RI0  
>nK (  
TBF{@{.d  
                                                                        
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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。 DSp~k)  
M 0G`P1o  
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)。 ?aTC+\=  
^n4aoj  
-\ew,y  
(来自VirtualLab Fusion手册) ;r]! qv:  
                                                                                 7pep\  
理想衍射透镜的参数设置 r"x}=# b!  
7+[L6q/K  
                                                
{Q]7!/>>  
{ynI]Wj`L  
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。 tLdQO"  
mc,HliiJ  
总结:理想衍射透镜的计算方法 ~WB-WI\  
L/bvM?B^  
!l .^]|  
                                                                      
 _qt  
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: | ObA=[j  
1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 q_>=| b  
2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 ?&U~X)Q  
3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 >k/ rJ[Sc  
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。 S!JLy&@  
pm=s  
更多的信息:Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions
Yc5) ^v  
.)FFl  
实衍射透镜的参数设置 ;\/ RgN  
w/(2fU(  
iZ ;562Mo  
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`V U<  
Di$++T8"  
也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 ('=Q[ua7-(  
N#:W#C{16w  
可用结构的高度计算(TEA) gG(9&}@(  
$V_w4!:Q  
                                  
*tDxwD7  
衍射曲面高度结构定义为: -b  )~  
Fj <a;oV  
                                                                               H}1XK|K3#H  
f~p[izt  
可选参数-分层水平                                                                            
ET6}V"UD  
o1 &Oug  
OF! n}.O(  
Et)j6xz/F  
总结:真实衍射透镜计算方法 7Uh/Gl  
: +fW#:  
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79'N/:.  
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: Thp!X/2O`  
1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 5@i(pVWZ  
2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 ~llw_ w  
3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 U4._a  
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。 {8~xFYc:  
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