摘要

在許多現(xiàn)代光學(xué)應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)最大可能的緊湊性是最受追捧的優(yōu)化目標(biāo)之一。造成這種情況的原因有很多：便攜式設(shè)備的光學(xué)元件安裝空間較小，而較小的系統(tǒng)往往具有較低的重量和材料成本。最近在這一領(lǐng)域提出的一種巧妙的策略是“空間板”：超表面允許在自由空間中模擬比空間板的實(shí)際厚度長得多的傳播。例如，這樣的元件可以縮短聚焦透鏡后的距離同時(shí)實(shí)現(xiàn)聚焦(不改變NA)。在這個(gè)例子中，我們展示了由Orad Reshef等人提出的多層超材料的空間板的特性，并研究了其在光學(xué)建模和設(shè)計(jì)軟件VirtualLab Fusion中的行為。

建模任務(wù)

建模技術(shù)的單平臺(tái)互操作性

當(dāng)光在系統(tǒng)中傳播時(shí)，它將與不同的元件相遇并相互作用。系統(tǒng)的每個(gè)元件都需要一個(gè)在精度和速度之間提供良好折衷的合適模型：

? 自由空間傳播

? 空間板

? 探測(cè)器

連接建模技術(shù)：自由空間傳播

? 自由空間傳播

? 空間板

? 探測(cè)器

 

可用的自由空間傳播建模技術(shù): 

由于向焦點(diǎn)的傳播必須包含衍射效應(yīng)才能獲得準(zhǔn)確的結(jié)果，因此選擇傅里葉域技術(shù)作為模擬速度和精度之間的良好折衷。

 

連接建模技術(shù)：分束器

? 自由空間傳播

? 空間板

? 探測(cè)器

分束器可用的建模技術(shù):

由于S矩陣求解器完全在k域中運(yùn)行，因此在應(yīng)用該求解器時(shí)不需要在域之間切換(傅里葉變換)的額外步驟。這是允許最快的模擬速度，同時(shí)保持嚴(yán)格的模型。

分層介質(zhì)元件

連接建模技術(shù)：探測(cè)器

自由空間可視化vs空間板

焦點(diǎn)區(qū)域比較

文件信息