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VirtualLab中用戶(hù)自定義的雙焦透鏡的模擬

該案例演示了一個(gè)雙焦透鏡的模擬，此雙焦透鏡為折衍混合透鏡，即由衍射面和透射面組成。在VirtualLab中，用戶(hù)可以通過(guò)可編程光學(xué)界面（programmable interface）來(lái)構(gòu)建微結(jié)構(gòu)光學(xué)透鏡表面。
 

關(guān)鍵詞：雙焦透鏡、可編程光學(xué)界面、代碼片段、折衍混合透鏡
 

所需工具箱：基本工具箱
 

相關(guān)教程：Scenario 16.02
 

模擬任務(wù)：模擬平面波透過(guò)用戶(hù)自定義的折衍混合透鏡后在目標(biāo)平面上的光場(chǎng)分布。并沿光軸方向移動(dòng)目標(biāo)平面，測(cè)量中心點(diǎn)光強(qiáng)，確定雙焦點(diǎn)位置。

 

 

 透鏡的中心厚度為1 mm

 透鏡的折射面為球面，其曲率半徑為10 mm

 透鏡的衍射面表達(dá)式來(lái)自于工具書(shū)《Handbook of Optics》，在VirtualLab中通過(guò)可編程光學(xué)界面來(lái)實(shí)現(xiàn)。衍射面的3D視同如下圖所示
 

 

 

模擬結(jié)果

 

1. 焦距測(cè)量
 

光軸上的光強(qiáng)分布可以用來(lái)檢測(cè)焦點(diǎn)位置。光強(qiáng)越強(qiáng)說(shuō)明聚焦效果越好。參數(shù)遍歷（Parameter Run）文件“Scenario_16.01_Bifocal_Lens.run”中的變量為透鏡與光軸上測(cè)量點(diǎn)間的距離。以下圖示顯示了光軸上的光強(qiáng)分布，橫軸為測(cè)量點(diǎn)與透鏡間的距離。
 

 

 

通過(guò)上圖可以清晰地顯示出兩個(gè)焦點(diǎn)位置，焦距分別為9.39 mm和9.96 mm。

 

2. 光場(chǎng)分布
 

下圖顯示兩焦點(diǎn)位置以及兩焦點(diǎn)之間某位置上目標(biāo)平面上的光場(chǎng)分布。
 

焦點(diǎn)一處光場(chǎng)分布        焦點(diǎn)一與焦點(diǎn)二之間某處光場(chǎng)分布         焦點(diǎn)二處光場(chǎng)分布
 

結(jié)論

 

1.VirtualLab可以模擬折衍混合透鏡
 

2.衍射面可以通過(guò)可編程光學(xué)界面（Programmable interface）實(shí)現(xiàn)。