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infotek 2026-04-29 08:38

衍射透镜元件

摘要 Q!@" Y/  
(llg!1  
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。 p( z.[  
O6m}#?Ai/@  
在哪里可以找到组件?       ;8ugI  
`M|fwlAJQ  
             OpiN,>;  
衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                      
RCsd  
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波前相位响应 j{nL33T%  
zHyM@*Gf(  
JH2d+8O:qK  
                                                                        
['{mW4i  
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。 oo<,hOv   
LB-4/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)。 l.FkX  
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{Z$Aw4a"d  
(来自VirtualLab Fusion手册) 2jaR_` `=:  
                                                                                 P)Sw`^d  
理想衍射透镜的参数设置 Z}WMpp^r  
EdLbVrN,  
                                                
*Z<`TB)<X  
"*<9)vQ6|  
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。 8I`>tY  
Hh,q)(Wo  
总结:理想衍射透镜的计算方法  >.0B%  
yX/ 9jk  
6"z:s-V  
                                                                      
K&\xbT  
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: ZI}7#K<9X  
1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 #T&''a  
2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 &KT*rL  
3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 KP%A0   
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。 h# B%'9r  
5v6*.e'p  
更多的信息:Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions
0M>+.}e+  
x}{/) ?vC  
实衍射透镜的参数设置 ~4<xTP\*  
P|l62!m<   
B!4chxzUZ  
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。 Mnc9l ^  
V+(1U|@~  
也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。  $TGE  
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可用结构的高度计算(TEA) !#Ub*qY1Z  
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I x kL]  
衍射曲面高度结构定义为: iz.J._&  
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                                                                               Op0n.\>  
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可选参数-分层水平                                                                            
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总结:真实衍射透镜计算方法 >g+yw1nC  
zk#"n&u0  
G)t_;iNL|  
                                                                    
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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: piULIZ0  
1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 Lyo!}T  
2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 % Ya%R@b}  
3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 )31{.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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