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衍射透鏡的設(shè)計和分析
時間:2016-04-15 21:52來源:訊技光電作者: 技術(shù)部點擊:次打印
案例505(1.0)
 
工具箱:基本工具箱
 
 
1. 概述
文件Scenario_505_Design_&_Analysis_of_Diffractive_Lnes_Original_Lnes.lpd 包含了一個經(jīng)典的焦距為100mm的平凸折射透鏡;
折射透鏡的圓錐界面(凸面)可以轉(zhuǎn)換成二元界面以保證焦距不變;
通過在圓錐光學(xué)界面的編輯窗口下的”Height Discontinuities”標(biāo)簽下進(jìn)行設(shè)置以完成界面轉(zhuǎn)換,如何設(shè)置將會再下文中提到。
 
2. 仿真過程
此案例介紹了如何將一個折射透鏡轉(zhuǎn)換成具有同樣焦距的二元衍射透鏡;
此外,還介紹了在VirtualLab如何使用雙界面元件(DIC)以更好的來模擬像素化光學(xué)界面元件。
光路圖:
 
3. 將圓錐光學(xué)界面轉(zhuǎn)換成一個二元衍射界面
 
1) 菲涅爾區(qū)域設(shè)置

在VirtualLab Fusion中是使用薄元近似(TEA)來模擬菲涅爾衍射透鏡的;
在TEA中,菲涅爾高度hf必須對應(yīng)2的相位差,即hf=/(nsubstrate-nembedding),其中為入射光的波長,nsubstrate是入射透鏡的折射率,nembedding是透鏡所處環(huán)境的折射率,一般默認(rèn)為1(Air)。
 
2) 高度級次離散設(shè)置

離散高度級次數(shù)設(shè)置為2;
分層模式設(shè)置為Min-Max-Riser,以保證兩個高度級次之間的相位差為而不是2π。
 
3) 像素設(shè)置
像素尺寸取決于加工制造。此處設(shè)置為9um。
 
4. 傳輸算法采樣設(shè)置
 
為了準(zhǔn)確的模擬像素化的光學(xué)界面,通過二元界面的傳輸采樣間距必須是其界面像素尺寸的1/3,即為3um;
 
5. 結(jié)果
 
1) 最終的光路圖保“Scenario_505_Design_&_Analysis_of_Diffractive_Lens__Resulting_Diffractive_Lens.lpd”中。
衍射透鏡后的相位分布,相位差為π。
 
2) 點擴散函數(shù)(PSF)
 
對于平面波入射,焦平面上的光分布即是PSF。當(dāng)增加光視圖的亮度后,可以看到由于離散高度級次和像素導(dǎo)致的雜散光和高階sinc級次。
 
 
3) 調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)
使用調(diào)制傳遞函數(shù)探測器可以進(jìn)行MTF的計算。
 

 
6. 結(jié)論
本例演示了如何將一個折射透鏡轉(zhuǎn)換成一個焦距相同的二元衍射透鏡;
計算了衍射透鏡的PSF和MTF;
由于離散高度級次產(chǎn)生的雜散光和高階sinc級次。
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